Sicherung von Web Services durch Firewalls
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- Manuela Bach
- vor 8 Jahren
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1 Sicherung von Web Services durch Firewalls Mario Jeckle, Barbara Zengler DaimlerChrysler Forschungszentrum Ulm {mario.jeckle,
2 Gliederung Kommunikation im Internet Grundidee Technik Protokolle Web Services Beschreibungsmodell Implementierung und Ausführungsmodell Firewalls Grundidee Klassische Ansätze -Firewalls M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
3 Kommunikation im Internet - Grundprinzip A Internet B M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
4 Kommunikation im Internet - Funktionsweise Internet Adressierung Rechner: IP Adresse (IP Protokoll) Applikation: Port ( bzw. UDP Protokoll) Port: logische Verbindung zwischen Client und Server Programmen Unterscheidung mehrere logischer Kanäle auf gleichem Netzwerk Interface auf selbem Computer Server Software bindet an (assoziiert sich mit) zugewiesenen Port M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
5 Kommunikation im Internet - Protokollstack Sitzungsschicht 2 () Sitzungsschicht 1 (HTTP) Transportschicht (, UDP) Netzschicht (IP) Sicherungsschicht (Ethernet, FDDI) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
6 Kommunikation im Internet Datenübertragung zwischen Applikationen -- Beispielszenario A isprime(42) Internet false HTTP IP B M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
7 Exkurs: Das v1.2 Protokoll Grundidee: Entfernte Funktionsaufrufe und Nachrichtenaustausch mit XML Zumeist HTTP als Kommunikationsprotokoll Synchrone Aufrufe RPC-Style Version 1.2 durch die W3C-Arbeitsgruppe XML Protocol erarbeitet Breit unterstützt Bereits in ersten (einsetzbaren) Implementierungen verfügbar Aufbau: Part 0: Einführendes (nicht-normatives Dokument) Part 1: Rahmenwerk zur Konstruktion einer -Nachricht Part 2: Konkrete Nutzung des Rahmenwerks, beispielsweise für RPCs über HTTP M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
8 Exkurs: Das v1.2 Protokoll -- struktureller Aufbau -Nachricht -Header Block -Body. -Block M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
9 Exkurs: Das v1.2 Protokoll -- Protokollunabhängigkeit Binding S O A P Sitzungsschicht (Session Layer) MIME HTTP BEEP SMTP HTTPS Transportschicht (Transport Layer) Netzschicht (Network Layer) Sicherungsschicht (Data Link Layer) Bitübertragungsschicht (Physical Layer) IP (v4, v6), X.25, SPX, IPX HDLC, SLIP, PPP, Ethernet, IEEE 802.x analoges Modem, V. 90, ISDN, ADSL UDP M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
10 Exkurs: Das v1.2 Protokoll --- Intermediäre -Knoten (Ursprungssender) -Knoten (Empfänger und Sender) -Knoten (endgültiges Ziel) Applikation 1 Actor 1 Actor 2 Block 1 Block 2 Applikation 2 Actor 3 Block 3 Block 4 Applikation 3 Actor 6 Actor 7 Actor 4 Actor 8 Actor 5 Prozessor Prozessor Prozessor Nachricht Nachricht M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
11 Kommunikation von Web Services A POST POST /axis/isprime.jws /axis/isprime.jws HTTP/1.0 HTTP/1.0 Content-Type: Content-Type: text/xml; text/xml; charset=utf-8 charset=utf-8 Accept: Accept: application/soap+xml, application/soap+xml, application/dime, application/dime, multipart/related, multipart/related, text/* text/* User-Agent: Axis/beta3 User-Agent: Axis/beta3 Host: :8070 Host: :8070 Cache-Control: no-cache Cache-Control: no-cache Pragma: Pragma: no-cache no-cache Action: Action: "" "" Content-Length: Content-Length: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <soapenv:body> <test <test soapenv:encodingstyle=" soapenv:encodingstyle=" <number <number xsi:type="xsd:string">6</number> xsi:type="xsd:string">6</number> </test> </test> </soapenv:body> </soapenv:body> </soapenv:envelope> </soapenv:envelope> Internet B HTTP IP HTTP/ OK HTTP/ OK Content-Type: text/xml; charset=utf-8 Content-Type: text/xml; charset=utf-8 Connection: close Connection: close Date: Tue, 10 Dec :45:01 GMT Date: Tue, 10 Dec :45:01 GMT Server: Apache Tomcat/4.0.4 (HTTP/1.1 Connector) Server: Apache Tomcat/4.0.4 (HTTP/1.1 Connector) Set-Cookie: JSESSIONID=41B96D25B609A1F A36E46D;Path=/axis Set-Cookie: JSESSIONID=41B96D25B609A1F A36E46D;Path=/axis <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:soapenv=" xmlns:xsi=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <soapenv:body> <testresponse soapenv:encodingstyle=" <testresponse soapenv:encodingstyle=" <testreturn xsi:type="xsd:boolean">false</testreturn> </testresponse> <testreturn xsi:type="xsd:boolean">false</testreturn> </soapenv:body> </testresponse> </soapenv:envelope> </soapenv:body> </soapenv:envelope> M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
12 Kommunikation im Internet Protokolle Datenübertragung zwischen Applikationen Datenpaket Header: Protokollspezifische Information Body: Nutzdaten HTTP IP Header Body Header Body Header Body HTTP... M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
13 Kommunikation Im Internet Protokolle Anwendungsschicht HyperText Transfer Protocol HTTP, v1.1-anfrage POST /axis/isprime.jws HTTP/1.0 Content-Type: text/xml; charset=utf-8 Accept: application/soap+xml, application/dime, multipart/related, text/* User-Agent: Axis/beta3 Host: :8080 Cache-Control: no-cache Pragma: no-cache Action: "" Content-Length: 396 HTTP IP <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <test soapenv:encodingstyle=" <number xsi:type="xsd:string">7</number> </test> </soapenv:body> </soapenv:envelope> M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
14 Kommunikation im Internet Protokolle Anwendungsschicht HyperText Transfer Protocol HTTP, v1.2-anfrage POST /axis/isprime.jws HTTP/1.0 Content-Type: application/soap+xml; charset=utf-8 Accept: application/soap+xml, application/dime, multipart/related, text/* User-Agent: Axis/beta3 Host: :8080 Cache-Control: no-cache Pragma: no-cache Action: "" Content-Length: 396 HTTP IP <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <test soapenv:encodingstyle=" <number xsi:type="xsd:string">7</number> </test> </soapenv:body> </soapenv:envelope> M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
15 Kommunikation im Internet Protokolle Anwendungsschicht HyperText Transfer Protocol HTTP, -Antwort HTTP/1.1 HTTP/ OK OK Content-Type: Content-Type: application/soap+xml; application/soap+xml; charset=utf-8 charset=utf-8 Connection: Connection: close close Date: Date: Tue, Tue, Dec Dec :45:01 GMT GMT Server: Server: Apache Apache Tomcat/4.0.4 Tomcat/4.0.4 (HTTP/1.1 (HTTP/1.1 Connector) Connector) Set-Cookie: Set-Cookie: JSESSIONID=41B96D25B609A1F A36E46D;Path=/axis HTTP IP <?xml <?xml version="1.0" version="1.0" encoding="utf-8"?> encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <soapenv:body> <testresponse soapenv:encodingstyle=" <testresponse <testreturn <testreturn xsi:type="xsd:boolean">false</testreturn> </testresponse> </soapenv:body> </testresponse> </soapenv:envelope> </soapenv:body> </soapenv:envelope> M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
16 Kommunikation im Internet Protokolle Transportschicht Transmission Control Protocol (): Quellport Zielport Flags (verbindungsorientiertes Protokoll) User Datagram Protocol UDP: Quellport Zielport HTTP IP 0F 61 1F 90 B8 8E D6 94 9D 5B 9B A B Quellport (3937) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
17 Kommunikation im Internet Protokolle Transportschicht Transmission Control Protocol (): Quellport Zielport Flags (verbindungsorientiertes Protokoll) User Datagram Protocol UDP: Quellport Zielport HTTP IP 0F 61 1F 90 B8 8E D6 94 9D 5B 9B A B Zielport (8080) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
18 Kommunikation im Internet Protokolle Transportschicht Transmission Control Protocol (): Quellport Zielport Flags (verbindungsorientiertes Protokoll) User Datagram Protocol UDP: Quellport Zielport HTTP IP 0F 61 1F 90 B8 8E D6 94 9D 5B 9B A B Flags (PSH, ACK) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
19 Kommunikation im Internet Protokolle HTTP IP Aufrufer:Node Dienst:Node POST POST /axis/isprime.jws /axis/isprime.jws HTTP/1.0 HTTP/1.0 Content-Type: Content-Type: text/xml; text/xml; charset=utf-8 charset=utf-8 Accept: Accept: application/soap+xml, application/soap+xml, application/dime, application/dime, multipart/related, multipart/related, text/* text/* User-Agent: User-Agent: Axis/beta3 Axis/beta3 Host: Host: : :8070 Cache-Control: Cache-Control: no-cache no-cache Pragma: Pragma: no-cache no-cache Action: Action: "" "" Content-Length: Content-Length: Request <?xml <?xml version="1.0" version="1.0" encoding="utf-8"?> encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <soapenv:body> <test <test soapenv:encodingstyle=" soapenv:encodingstyle=" <number <number xsi:type="xsd:string">6</number> xsi:type="xsd:string">6</number> </test> </test> </soapenv:body> </soapenv:body> </soapenv:envelope> </soapenv:envelope> Response M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
20 Kommunikation im Internet Protokolle HTTP IP Aufrufer:Node Dienst:Node HTTP/1.1 HTTP/ OK OK Content-Type: Content-Type: text/xml; text/xml; charset=utf-8 charset=utf-8 Connection: Request Connection: close close Date: Date: Tue, Tue, Dec Dec :45:01 18:45:01 GMT GMT Server: Server: Apache Apache Tomcat/4.0.4 Tomcat/4.0.4 (HTTP/1.1 (HTTP/1.1 Connector) Connector) Set-Cookie: Set-Cookie: JSESSIONID=41B96D25B609A1F A36E46D;Path=/axis JSESSIONID=41B96D25B609A1F A36E46D;Path=/axis <?xml <?xml version="1.0" version="1.0" encoding="utf-8"?> encoding="utf-8"?> <soapenv:envelope <soapenv:envelope xmlns:soapenv=" xmlns:xsd=" xmlns:soapenv=" xmlns:xsi=" xmlns:xsd=" xmlns:xsi=" <soapenv:body> <soapenv:body> <testresponse soapenv:encodingstyle=" <testresponse soapenv:encodingstyle=" <testreturn <testreturn xsi:type="xsd:boolean">false</testreturn> xsi:type="xsd:boolean">false</testreturn> </soapenv:body> </testresponse> </soapenv:envelope> </soapenv:body> </soapenv:envelope> </testresponse> M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
21 Kommunikation im Internet Protokolle HTTP IP Aufrufer:Node (SYN, SACK) (SYN, ACK, SACK) (ACK) HTTP (POST, Request), (ACK, (PSH)) Dienst:Node 0..* 0..* HTTP (Continuation, Request), (ACK, (PSH)) (ACK) HTTP (200 OK, Response), (ACK, (PSH)) HTTP (Continuation, Response), (ACK, (PSH)) (ACK) (FIN, ACK) (ACK) (FIN, ACK) (ACK) PSH nur bei letzter Kommunikation Verbindungsaufbau Verbindungsabbau M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
22 Kommunikation im Internet Protokolle Vermittlungsschicht (Internet Protocol (IP)): Adressierung von Rechnern im Netzwerk Quelladresse Zieladresse Nutzdaten-Protokolltyp (, UDP, ICMP,...) HTTP IP C E A C IP Version 4 M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
23 Kommunikation im Internet Protokolle Vermittlungsschicht (Internet Protocol (IP)): Adressierung von Rechnern im Netzwerk Quelladresse Zieladresse Nutzdaten-Protokolltyp (, UDP, ICMP,...) HTTP IP C E A C Differentiated Service Field M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
24 Kommunikation im Internet Protokolle Vermittlungsschicht (Internet Protocol (IP)): Adressierung von Rechnern im Netzwerk Quelladresse Zieladresse Nutzdaten-Protokolltyp (, UDP, ICMP,...) HTTP IP C E A C Don t Fragment M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
25 Kommunikation im Internet Protokolle Vermittlungsschicht (Internet Protocol (IP)): Adressierung von Rechnern im Netzwerk Quelladresse Zieladresse Nutzdaten-Protokolltyp (, UDP, ICMP,...) HTTP IP C E A C M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
26 Kommunikation im Internet Protokolle Vermittlungsschicht (Internet Protocol (IP)): Adressierung von Rechnern im Netzwerk Quelladresse Zieladresse Nutzdaten-Protokolltyp (, UDP, ICMP,...) HTTP IP C E A C Source ( ) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
27 Kommunikation im Internet Protokolle Vermittlungsschicht (Internet Protocol (IP)): Adressierung von Rechnern im Netzwerk Quelladresse Zieladresse Nutzdaten-Protokolltyp (, UDP, ICMP,...) HTTP IP C E A C Destination ( ) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
28 Funktionsweise einer Firewall Schützt Rechnersystem vor Einbruch Zwischenstation zwischen nicht-vertrauenswürdigen Hosts und internem Netz Angesiedelt in der DMZ (demilitarisierte Zone) Ort für Web-Server, Mailserver, DNS Firewall Internes Netz DMZ DB... Mail Web Internet DNS Proxy M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
29 Funktionsweise einer Firewall Paketfilter Steuerung des Datenverkehrs Paket an Ziel weiterleiten Internes Netz DB... Paket verwerfen (keine Information für Sender) Paket zurückweisen (Information für Sender) Paket verändern Paket an anderes Ziel leiten (Lastverteilung) Information aufzeichnen Alarm auslösen Filterregeln ändern Mail DNS DMZ Web Proxy Internet M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
30 Funktionsweise einer Firewall Paketfilter Regeln Protokoll Quell-Netzwerkadresse Ziel-Netzwerkadresse Quell-Port Ziel-Port Paketgröße Zustandslose Paketfilter Zustandsgesteuerte oder dynamische Paketfilter Verfolgen des Netzverkehrs Dynamische Paketbehandlung Intelligente Paketfilter Internes Netz DB... Inspektion von Paketinhalten, möglicherweise Modifikationen daran Mail DNS DMZ Web Proxy Internet M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
31 Funktionsweise einer Firewall Inhaltsfilter Vorteile: Paketfilterung weit verbreitet (Router, kommerzielle und freie Produkte) Einfacher Paketfilter arbeitet sehr effizient Nachteile: Filterregeln oft schwer konfigurierbar und testbar Komplexe Filter erzeugen Last Nicht alle Policies durch Filterregeln durchführbar (z.b. Benutzerauthentisierung); hier Einsatz von intelligenten Filtern nötig M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
32 Funktionsweise einer Firewall Proxy Proxy (1) Person authorized to act on behalf of another (2) Authority to represent somebody else Oxford Advanced Learner s Dictionary of Current English, 4th Edition Transparenter Stellvertreter für Benutzer oder Dienst Application Level Gateway Entgegennahme von Benutzeranfragen Weiterleitung der Anfragen an den Dienst Einsatz auch für Cachingzwecke M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
33 Funktionsweise einer Firewall Proxy Mischsysteme: Paketfilter und Proxy Paketfilter fängt Verbindung ab und leitet sie an Proxy weiter oder fungiert selbst als solcher Treffen von Entscheidungen bei eingehenden Anfragen Verschiedene Hosts: unterschiedliche Fähigkeiten Weiterleitung von Anfragen Benutzerauthentisierung Für ausgehenden Datenverkehr: gängig Für nach innen gerichtete Verbindungen einsetzbar zur Lastverteilung und Erhöhung der Sicherheit M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
34 Funktionsweise einer Firewall Proxy Vorteile: Möglichkeit zur intelligenten Filterung Benutzer-Authentisierung Verständnis des Anwendungsprotokolls ermöglicht effektive Protokollierung Nachteile: Schlechte Verfügbarkeit für neue oder selten eingesetzte Protokolle (Dienste) Installation und Konfiguration aufwendig M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
35 und Firewalls Herausforderungen: ist protokollunabhängig => Dieselben Inhalte können in verschiedene Protokolle verpackt sein ist selbst ein Protokoll => Auswertung der -Header ist XML und damit Text => Neue Art von Angriffen (konkret Denial-of-Service-Attacken) denkbar Gültiges allein ist nicht genug... => Schemagültigkeit nicht immer hinreichend M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
36 Firewalls für Ansätze: 1. Keine Überladung des WWW-Ports 2. Einbezug der -Kommunikationssemantik 3. Überwachung des -Verkehrs (etwa der Window Size) 4. IP-Adressen-basierte (Basis-)Authentisierung 5. Authentisierung und Autorisierung über -Inhalte (z.b. WS-Security konforme Signatur- und Verschlüsselungsheader) 6. XML-agnostische Prüfung von Body-Inhalten (reguläre Ausdrücke) 7. XML-basierte Validierung (Nutzung von (restriktivem) XML-Schema) Keine Nutzung von -Implementierungen die programmiersprachliche Reflektionsmechansimen ausbeuten! M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
37 -Firewalls Derzeit: Idee oder Vision Kaum (ausgereifte) Produkte Integration mit bestehenden XML-Sicherheitsstandards wünschenswert Grundsätzliche Entscheidung: Erweiterung einer klassischen Firewall Zusätzliche Firewall(-schicht) M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
38 Erfahrungen mit -Firewalls -- Serverseite Bandbreite CPU Datenverkehr M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
39 Erfahrungen mit -Firewalls -- Clientseite Latenzzeit durch -Firewall M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
40 Latest News... on UML, XML, XMI, and Web Services M. Jeckle, B. Zengler Sicherung von Web Services durch Firewalls
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