SuSE Linux 8 W-LI8FS. Autor: Markus Feilner. Überarbeitete Ausgabe vom 31. Mai Themen-Special: Firewall und Sicherheit

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1 W-LI8FS Autor: Markus Feilner Überarbeitete Ausgabe vom 31. Mai 2007 HERDT-Verlag für Bildungsmedien GmbH, Bodenheim SuSE Linux 8 Themen-Special: Firewall und Sicherheit Internet: Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. W-LI8FS Diese Unterlage wurde mit großer Sorgfalt erstellt und geprüft. Trotzdem können Fehler nicht vollkommen ausgeschlossen werden. Verlag, Herausgeber und Autoren können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Die Bildungsmedien des HERDT-Verlags enthalten Links bzw. Verweise auf Internetseiten anderer Anbieter. Auf Inhalt und Gestaltung dieser Angebote hat der HERDT- Verlag keinerlei Einfluss. Hierfür sind alleine die jeweiligen Anbieter verantwortlich. Diese Schulungsunterlage wurde auf 100 % chlorfrei gebleichtem Papier (TCF) gedruckt.

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3 Inhaltsverzeichnis SuSE Linux 8 - Themen-Special: Firewall und Sicherheit I Netzwerke und Sicherheit - Grundlagen 1 Informationen zu dieser Unterlage Voraussetzungen und Ziele Aufbau und Konventionen TCP/IP-Grundlagen OSI, TCP/IP und Datagramme ICMP, TCP und UDP - Aufbau der Pakete Schnellübersicht Übung Grundlagen von Internetverbindungen IP-Adressen Client/Server-Architektur und Ports Verbindungen auf TCP/IP-Ebene Paketfilter-Firewalls Schnellübersicht Übung Professionelle Sicherheit Definition einer Bedrohung Gefährdungen Organisatorische Grundlagen Verfügbarkeitsplanung Designkriterien Firewall-Betrieb Übung...29 Firewall einrichten 5 Installation eines sicheren Linux-Systems Linux installieren Schrittweise Anleitung zur Installation eines Linux-Minimalsystems Firewall-Rechner für die Wartung und Konfiguration über das Netzwerk vorbereiten Linux-Betriebssystem härten Nicht benötigte Benutzeraccounts löschen Nicht benötigte Dienste deaktivieren Lokale Sicherheit Schnellübersicht Übung Firewall mit YaST konfigurieren Schritt 1: Grundkonfiguration Schritt 2: Dienste auswählen, die durch die Firewall erreichbar sein sollen Schritt 3: alle anderen Verbindungsaufnahmen untersagen Schritt 4: Protokollfunktion der Firewall aktivieren Übung...48 Vertiefte Firewall-Konfiguration 8 Firewall testen Vorbereitungen Der Netzwerkscanner nmap Rechner vom Browser aus scannen mit saint Netzwerke scannen mit nessus Weitere Tools - Übersicht Schnellübersicht Übung Pakete filtern mit iptables Funktionsweise iptables aufrufen Default Policys - Standardverfahren Filter mit Matching-Regeln definieren Beispiele Tipps und Tricks Eigene Firewall-Skripts erstellen Schnellübersicht Übung Die Firewall als Internetgateway - NAT Übersicht Masquerading einsetzen NAT, Load Sharing, Portforwarding und Redirection Schnellübersicht Übung Application Level Proxy: squid Warum einen Proxy verwenden? Grundeinstellungen von squid vornehmen oder bearbeiten Zugriffskontrolle Beispiele für ACLs squid als transparenter Proxy Schnellübersicht Übung Ausblick: Firewall-Design Ein Rechner als Firewall und Internet-Gateway Eine Firewall mit Grenznetz (DMZ) Zwei Paketfilter-Firewalls mit Grenznetz...92 Anhang: Lösungsvorschläge Stichwortverzeichnis

4 3 SuSE Linux 8 - Themen-Special: Firewall und Sicherheit 3 Grundlagen von Internetverbindungen In diesem Kapitel erfahren Sie wie IP-Adressen aufgebaut sind und wie Routing funktioniert wie das Client/Server-Modell funktioniert und was Ports sind wie Verbindungen auf TCP/IP-Ebene realisiert werden was eine Paketfilter-Firewall ist Voraussetzungen Linux-Netzwerkkenntnisse TCP/IP-Protokoll-Kenntnisse 3.1 IP-Adressen Aufbau einer IP-Adresse Adressen im Internet (IP-Adressen oder kurz IPs) stellen eine wichtige Komponente der Kommunikation im Internet dar, da hier das Internet-Protokoll als Übertragungsprotokoll verwendet wird. Ihre Aufgabe ist es, einzelne Hosts in einem Netzwerk eindeutig zu identifizieren. Eine IP-Adresse des Internet-Protokolls Version 4 (IPv4) besteht aus einer 32 Bit breiten Zahl, die aus Gründen der besseren Lesbarkeit in 4 jeweils 8 Bit große Byte unterteilt wird und im Dezimalsystem dargestellt wird: a.b.c.d Netzwerkadressen und Netzwerkklassen Eine IP-Adresse wird in eine Netzwerkadresse und eine Hostadresse in diesem Netz aufgeteilt. Diese Netzwerkadressen wiederum wurden in die fünf Netzwerkklassen A, B, C, D und E aufgeteilt, wovon D und E für Spezialzwecke reserviert sind. Netzwerkklasse Aufbau/Verwendung Adresse beginnt mit der Bitfolge Adressbereich Klasse A Klasse B Klasse C Verwendet das erste Byte für das Feld mit der Netzwerkadresse Verwendet die ersten beiden Byte für das Feld mit der Netzwerkadresse Verwendet die ersten drei Byte für das Feld mit der Netzwerkadresse bis bis bis Klasse D Multicast-Adressen bis Klasse E Zur experimentellen Verwendung bis

5 Grundlagen von Internetverbindungen 3 Routing An den Knotenpunkten zwischen den Netzen des Internets stehen Rechner, die für jedes einzelne Paket entscheiden, in welches der angeschlossenen Netze ein Datenpaket gesendet werden muss. Diese Rechner werden als Router bezeichnet. Das Routing, also die Wahl des Weges zwischen zwei Rechnern in einem Netzwerk oder im Internet, ist eine der zentralen Funktionen der Netzwerkschicht. Hier wird festgelegt, welchen Weg ein Paket durch das Netzwerk nimmt, d. h. welche Rechner es passiert, bevor es beim Zielrechner ankommt. Sobald ein Paket einen Router erreicht, muss dieser die Entscheidung treffen, wie mit dem Datagramm zu verfahren ist. Diese Entscheidung wird nach vordefinierten Regeln getroffen, den so genannten Routing-Tabellen. Rechner mit Internetverbindung Router Rechner mit Internetverbindung Internet Es existieren die folgenden drei möglichen Verfahren des Routings: Direkte Zustellung: Der Zielrechner liegt im selben physikalischen Netz wie der sendende Host. Das Datagramm kann direkt an den Empfänger übergeben werden. Dies ist der Fall, wenn die Netzwerkadresse des Absenders mit der Netzwerkadresse des Empfängers übereinstimmt. Ein Router ist an direkter Zustellung nicht beteiligt. Rechner mit Internetverbindung Internetanbindung über einen Router Indirekte Zustellung über einen definierten Router: Der Empfänger liegt in einem anderen Netz, und es gibt in beiden lokalen Netzen einen Router, über den dieses Netz erreichbar ist. Jeder lokale Router schickt die Pakete zu den Routern der ISPs, die sie an die lokalen Router der Empfänger weiterleiten. Dies ist der Standardfall für eine Anbindung eines kleinen Firmen-LANs an das Internet über einen Internet Service Provider (ISP). Indirekte Zustellung über mehrere Router: Der Zielrechner liegt in einem anderen Netz, und es gibt mehrere Routen in das Netz des Empfängers. Jeder Router auf dem Weg kann selbstständig entscheiden, welche Route das Datagramm nehmen soll. Die Entscheidung über das Routing basiert auf Informationen, die diese Router miteinander austauschen. In diesem Fall spricht man von dynamischem Routing, im Gegensatz zum statischen Routing, das über fest definierte Routen erfolgt. Notizen 15

6 3 SuSE Linux 8 - Themen-Special: Firewall und Sicherheit 3.2 Client/Server-Architektur und Ports Client/Server-Architektur Für die Kommunikation zweier Anwendungen auf zwei miteinander durch das Internet verbundenen Rechnern wird heute meistens das Client/Server-Modell eingesetzt. Diese Architektur beinhaltet auf der einen Seite einen Anbieter eines Dienstes (Server) und auf der anderen Seite einen oder mehrere Nutzer des Dienstes (Clients). Server verwalten bestimmte Ressourcen, warten auf Anfragen von Clients und beantworten diese einschließlich eventueller Authentifizierung des Clients. Clients nehmen Verbindung zu Servern auf, authentifizieren den Benutzer und senden Anfragen für Datenübertragungen. Aufbau einer Verbindung Eine Verbindungsaufnahme läuft immer in folgenden Schritten ab: Suchen des Kommunikationspartners Aufbau der Verbindung Austausch der Daten Verbindungsabbau Zum Aufbau der Verbindung muss der Client über zwei Informationen verfügen: Die Internetadresse des Servers Die Adresse, unter der das Server-Programm auf Anfragen "lauscht". Diese wird im Allgemeinen als Port bezeichnet. Ports und Sockets Dateisystem Client Daten- Verbindung Port X IP Internet Server Daten- Verbindung Port Y Dateisystem IP des Servers Daten Die Kombination aus Internetadresse und Port wird Socket genannt. Ports, auf denen ein Server auf Verbindungsanfragen lauscht, werden als "offene Ports" bezeichnet. Die Ports in Ihrem Linux-System sind durchnummeriert und können Werte von 1 bis annehmen. Verbindungsaufbau im Client-Servermodell Die Ports sind jedoch so genannte "privileged ports" und dürfen nur von Anwendungen mit Root-Rechten geöffnet werden. Die Ports 1024 bis einschließlich werden als "unprivileged ports" bezeichnet und können von jedem User benutzt werden. In der Datei /etc/services finden Sie eine Liste aller dem System bekannten Ports (Well Known Ports) und die Anwendungen, die diese Ports standardmäßig benutzen. Im folgenden Ausschnitt aus dieser Datei wird der Port 22 dem Dienst ssh zugeordnet - der secure shell: ssh 22/tcp # SSH Remote Login Protocol ssh 22/udp # SSH Remote Login Protocol Diese Datei wird nicht nur vom Betriebssystem verwendet, um Diensten Ports zuzuweisen, sondern liefert auch Systemadministratoren und Programmen wie z. B. dem Scanner nmap oder dem Programm netstat die zu den Portnummern gehörenden Dienste. 16

7 Grundlagen von Internetverbindungen 3 Arten der Verbindungsaufnahme In der Regel läuft eine Verbindungsaufnahme auf der Basis des Client-Server-Modells folgendermaßen ab: Ein Serverprogramm oder Serverdämon lauscht auf einem Port Ihres Systems auf Anfragen von Clients. Wird der Zielport vom inetd überwacht, so wird zum Beispiel auf Anfrage eines Clients auf dem Port 110 der POP3-Server gestartet und eine Verbindung mit dem Client hergestellt. In allen anderen Fällen erhält der Client direkt die Verbindung mit dem entsprechenden Server, z. B. einem Webserver auf Port Verbindungen auf TCP/IP-Ebene Fallbeispiel 1: ICMP-Nachrichten Internet-Control-Message-Protocol-Mitteilungen (ICMP) stellen einen sehr einfachen Fall von Kommunikation zwischen zwei Rechnern dar. Von einer Verbindung zu sprechen geht hier fast schon zu weit. Ein Client sendet ein Paket mit einer Anforderung. In diesem Paket sind u. a. die Absenderadresse und der Absenderport enthalten. Der Server ist jedoch nicht erreichbar. Ein Router auf dem Weg generiert ein ICMP-Paket vom Typ destination unreachable und sendet dieses an die Adresse des Absenders. ICMP-Fehlermeldungen dienen dazu, Fehlermeldungen zu transportieren, die beim Übertragen von IP-Datagrammen auftauchen. Fallbeispiel 2: UDP Das User Datagram Protocol (UDP) ist ein verbindungsloses Protokoll, bei dem auf folgende Art Daten übertragen werden: Der Absender sendet ein UDP-Paket mit einer Anforderung im Datenteil. In den Feldern des Headers dieses Pakets sind Absenderadresse und -port sowie Empfängeradresse und -port enthalten. Der Server sendet die angeforderten Daten in UDP-Paketen an die Portadresse auf dem Clientrechner. Eine Erfolgskontrolle findet nicht statt. Fallbeispiel 3: TCP Weitaus komplizierter gestaltet sich das Vorgehen jedoch, wenn das verbindungsorientierte Protokoll Transmission Control Protocol (TCP) ins Spiel kommt. TCP unterstützt Sequenznummern zur Flusskontrolle, Bestätigungsnummern zur Empfangskontrolle und besondere Flags im Header zur Verbindungsaufnahme: Notizen 17

8 3 SuSE Linux 8 - Themen-Special: Firewall und Sicherheit Der Client A sendet ein TCP-Paket mit Absenderadresse und -port sowie Empfängeradresse und -port an Server S. In diesem Paket ist das Flag SYN (Bitte um Sequenznummernsynchronisation) gesetzt, außerdem wird eine Startsequenznummer ISN (Initial Sequence Number), z. B. 100, mitgesendet. S antwortet mit einem Paket, in dem das Flag ACK=101 (Acknowledge, Bestätigung der Sequenznummer) gesetzt ist, damit A das Paket eindeutig zuordnen kann und in dem eine eigene Startsequenznummer definiert wird, z. B. ISN=350. A bestätigt die Sequenznummer mit einem Paket mit ACK Flag und der Sequenznummer 351. SYN, ISN = 100 SYN, ISN = 350, ACK = 101 ACK = 351 TCP/IP - Verbindungsaufbau (3-Way Handshake, auch triple handshake) Eine derartige Verbindung muss auch wieder ordentlich geschlossen werden. Dies erfolgt mittels FIN (finished, beendet) Flags. Verbindungszustände bei TCP Aus der Technik des Verbindungsaufbaus mit TCP ergeben sich zwangsläufig genau folgende Verbindungszustände: listen Der Rechner wartet auf mögliche Anfragen. SYN recv Der Rechner wartet auf die Bestätigung zum Aufbau einer Verbindung. established Eine Verbindung ist hergestellt und besteht. FIN-wait Der Rechner wartet auf die Bestätigung zum Schließen der Verbindung. closed Eine Verbindung ist geschlossen. 3.4 Paketfilter-Firewalls Der Begriff Firewall Das englische "Firewall" bedeutet Brandschutzmauer und stammt von der Vorstellung, durch eine massive, feuerfeste Wand ein Feuer aufzuhalten. Das Feuer tobt im Internet und das lokale Netz soll vor den Brandstiftern draußen geschützt werden. Firewalls sind aber mehr als nur Blockaden vor dem Internet, sie stellen mächtige Paketfilter dar, die z. B. auch Netzwerkadressen von lokalen Netzen vor Einsicht von außen schützen. Obwohl eigentlich nur die Paketfilterprogramme Firewalls im eigentlichen Sinne darstellen, hat sich der Begriff doch für den gesamten Rechner durchgesetzt, der diese Funktionen übernimmt. Ein Firewall-Rechner funktioniert meist als ein Router mit besonderen "Routing-Regeln". Diese Regeln bestimmen, wie mit bestimmten IP-Paketen verfahren wird. 18

9 Grundlagen von Internetverbindungen 3 Aktionen Neben einer separaten Prüfung von außen eingehender Pakete (incoming, INPUT) und nach außen gerichteter Pakete (outgoing, OUTPUT) kann eine Paketfilter-Firewall u. a. folgende Entscheidungen treffen: Reject (Zurückweisen) Lehne das Paket ab und informiere den Absender. Drop (Verwerfen) Lehne das Paket ab, ohne den Absender zu informieren. Accept (Annehmen) Nimm das Paket an. Forward Nimm das Paket an und leite es weiter. Redirect Nimm das Paket an und leite es um. Log Protokolliere alle derartigen Pakete. Entscheidungen Ein Paketfilter auf Netzwerkebene kann nur die Header der TCP/IP-Pakete auslesen. Eine Prüfung der Daten in den Paketen muss an einer anderen Stelle erfolgen, z. B. durch Proxies. In beiden vorangehenden Kapiteln haben Sie erfahren, welche Informationen in den Headern der Pakete auf Netzwerkebene enthalten sind. Die Entscheidungen einer Paketfilter-Firewall basieren auf Protokollart der Pakete TCP/UDP-Ports des Empfängers TCP/UDP-Ports des Absenders IP-Adresse des Empfängers IP-Adresse des Absenders Mac-Adresse des Absenders TCP-Flags ICMP-Kontrollnachrichten und allen möglichen Kombinationen aus diesen. Mit Stateful Firewalls (auch: Stateful Inspection Firewalls) kann für erfolgreich von innen initiierte Verbindungen ein Zustand (state) im Speicher gehalten werden, und ankommende Pakete können dahin gehend überprüft werden, ob sie bestehenden Verbindungen angehören oder nicht. So können für bestehende Verbindungen andere Regeln angewandt werden als für den Verbindungsaufbau. Notizen 19

10 3 SuSE Linux 8 - Themen-Special: Firewall und Sicherheit 3.5 Schnellübersicht Was bedeutet... Netzwerkklasse Routing direkte Zustellung indirekte Zustellung Client Server "offener Port" Socket Firewall Paketfilter-Firewall Stateful Firewall IP-Adressen sind in fünf Netzwerkklassen (Klasse A bis Klasse E) eingeteilt, deren Adressbereich zwischen und liegt. Die Wahl des Weges für Pakete zwischen zwei Hosts Der Zielrechner liegt im selben physikalischen Netz wie der sendende Host. Das Datagramm kann direkt an den Empfänger übergeben werden. Der Empfänger liegt in einem anderen Netz als der sendende Host. Die Zustellung des Datagramms erfolgt über einen oder mehrere Router. Ein Rechner oder Dienst, der Verbindung zu Servern aufnimmt, unter Umständen den Benutzer authentifiziert und Anfragen für Datenübertragungen sendet Ein Rechner oder Dienst, der bestimmte Ressourcen verwaltet und auf Anfragen von Clients wartet und diese einschließlich eventueller Authentifizierung des Clients beantwortet Ein Port, auf dem ein Server auf Verbindungsanfragen lauscht Kombination aus IP-Adresse und Portnummer eines Rechners Ein Router mit massiven Sicherheitsvorkehrungen, der vor Gefahren auf der anderen Seite schützt Software-Rechner-Kombination, die jedes erhaltene Paket überprüft und nach bestimmten Regeln (Firewall-Regeln) zulässt oder verwirft bzw. Aktionen ergreift Eine Firewall, die Pakete markieren kann und so für bestehende Verbindungen andere Regeln verwenden kann als für neu zu initiierende Verbindungen 3.6 Übung Wie ist eine IP-Adresse des Internet-Protokolls Version 4 (IPv4) aufgebaut, und welche Adressen sind theoretisch möglich? Welche Formen des Routings kennen Sie? Was verstehen Sie unter einem Server und was unter einem Client? In welchen Schritten läuft der Verbindungsaufbau im Client-Servermodell ab? Erklären Sie die Begriffe "offener Port" und "privileged Port". In welcher Datei suchen Sie nach dem Standardport für eine Anwendung? Beschreiben Sie den Ablauf des Verbindungsaufbaus unter TCP/IP. Fügen Sie jedem Schritt Ihrer Erklärung den korrekten Verbindungsstatus (z. B. established, closed) hinzu. Welche Aktionen kann eine Paketfilter-Firewall an den geprüften Paketen durchführen? Welche Informationen kann eine Paketfilter-Firewall als Entscheidungsgrundlage verwenden und welche nicht? Geben Sie eine Liste der möglichen Informationen an. Was ist eine Stateful Firewall? 20

11 Grundlagen von Internetverbindungen 3 Notizen 21

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