Классификация firewall’ов и определение политики firewall’а

Пакетные фильтры

Самый основной, базовый, первоначально разработанный тип firewall’а называется пакетным фильтром. Пакетные фильтры в основном являются частью устройств роутинга, которые могут управлять доступом на уровне системных адресов и коммуникационных сессий. Функциональность управления доступом обеспечивается с помощью множества директив, называемых ruleset или rules (правила).

Вначале пакетные фильтры функционировали на уровне 3 (Network) модели OSI. Данная функциональность разработана для обеспечения управления сетевым доступом, основываясь на нескольких блоках информации, содержащихся в сетевом пакете. В настоящее время все пакетные фильтры также анализируют и уровень 4 (Transport).

Пакетные фильтры анализируют следующую информацию, содержащуюся в заголовках пакетов 3-го и 4-го уровней:

• Адрес источника пакета, например, адрес уровня 3 системы или устройства, откуда получен исходный сетевой пакет (IP-адрес, такой как 192.168.1.1).
• Адрес назначения пакета, например, адрес уровня 3 пакета, который он пытается достигнуть (например, 192.168.1.2).
• Тип коммуникационной сессии, т.е. конкретный сетевой протокол, используемый для взаимодействия между системами или устройствами источника и назначения (например, ТСР, UDP или ICMP).
• Возможно некоторые характеристики коммуникационных сессий уровня 4, такие как порты источника и назначения сессий (например, ТСР:80 для порта назначения, обычно принадлежащий web-серверу, ТСР:1320 для порта источника, принадлежащий персональному компьютеру, который осуществляет доступ к серверу).
• Иногда информация, относящаяся к интерфейсу роутера, на который пришел пакет, и информация о том, какому интерфейсу роутера она предназначена; это используется для роутеров с тремя и более сетевыми интерфейсами.
• Иногда информация, характеризующая направление, в котором пакет пересекает интерфейс, т.е. входящий или исходящий пакет для данного интерфейса.
• Иногда можно также указать свойства, относящиеся к созданию логов для данного пакета.

Пакетные фильтры обычно размещаются в сетевой инфраструктуре, использующей ТСР/IP. Однако они могут также быть размещены в любой сетевой инфраструктуре, которая имеет адресацию уровня 3, например, IPX (Novell NetWare) сети. В современных сетевых инфраструктурах firewall’ы на уровне 2 могут также использоваться для обеспечения балансировки нагрузки и/или в приложениях с высокими требованиями к доступности, в которых два или более firewall’а используются для увеличения пропускной способности или для выполнения восстановительных операций.

Некоторые пакетные фильтры, встроенные в роутеры, могут также фильтровать сетевой трафик, основываясь на определенных характеристиках этого трафика, для предотвращения DoS- и DDoS-атак.

Пакетные фильтры могут быть реализованы в следующих компонентах сетевой инфраструктуры:

• пограничные роутеры;
• ОС;
• персональные firewall’ы.

Пограничные роутеры

Основным преимуществом пакетных фильтров является их скорость. Так как пакетные фильтры обычно проверяют данные до уровня 3 модели OSI, они могут функционировать очень быстро. Также пакетные фильтры имеют возможность блокировать DoS-атаки и связанные с ними атаки. По этим причинам пакетные фильтры, встроенные в пограничные роутеры, идеальны для размещения на границе с сетью с меньшей степенью доверия. Пакетные фильтры, встроенные в пограничные роутеры, могут блокировать основные атаки, фильтруя нежелательные протоколы, выполняя простейший контроль доступа на уровне сессий и затем передавая трафик другим firewall’ам для проверки более высоких уровней стека OSI.

Рис. 1.1. Использование пограничного роутера с возможностями пакетного фильтра

На рис. 1.1 показана топология сети, использующая пограничный роутер с возможностями пакетного фильтра в качестве первой линии обороны. Роутер принимает пакеты от недоверяемой сети, которые обычно приходят от другого роутера или от Интернет Сервис Провайдера (ISP). Затем роутер выполняет контроль доступа в соответствии со своей политикой, например, блокирует SNMP, разрешает НТТР и т.п. Затем он передает пакеты более мощному firewall’у для дальнейшего управления доступом и фильтрования операций на более высоких уровнях стека OSI. На рис. 1.1 также показана промежуточная сеть между пограничным роутером и внутреннем firewall’ом, называемая DMZ-сетью.

Преимущества пакетных фильтров:

• Основным преимуществом пакетных фильтров является их скорость.
• Пакетный фильтр прозрачен для клиентов и серверов, так как не разрывает ТСР-соединение.

Недостатки пакетных фильтров:

• Так как пакетные фильтры не анализируют данные более высоких уровней, они не могут предотвратить атаки, которые используют уязвимости или функции, специфичные для приложения. Например, пакетный фильтр не может блокировать конкретные команды приложения; если пакетный фильтр разрешает данный трафик для приложения, то все функции, доступные данному приложению, будут разрешены.
• Так как firewall’у доступна ограниченная информация, возможности логов в пакетных фильтрах ограничены. Логи пакетного фильтра обычно содержат ту же информацию, которая использовалась при принятии решения о возможности доступа (адрес источника, адрес назначения, тип трафика и т.п.).
• Большинство пакетных фильтров не поддерживают возможность аутентификации пользователя. Данная возможность обеспечивается firewall’ами, анализирующими более высокие уровни.
• Они обычно уязвимы для атак, которые используют такие проблемы ТСР/IP, как подделка (spoofing) сетевого адреса. Многие пакетные фильтры не могут определить, что в сетевом пакете изменена адресная информация уровня 3 OSI. Spoofing-атаки обычно выполняются для обхода управления доступа, осуществляемого firewall’ом.
• При принятии решений о предоставлении доступа используется небольшое количество информации.
• Пакетные фильтры трудно конфигурировать. Можно случайно переконфигурировать пакетный фильтр для разрешения типов трафика, источников и назначений, которые должны быть запрещены на основе политики безопасности организации.

Следовательно, пакетные фильтры больше всего подходят для высокоскоростных окружений, когда создание логов и аутентификация пользователя для сетевых ресурсов не столь важна.

Так как современная технология firewall’а включает много возможностей и функциональностей, трудно найти firewall, который имеет возможности только пакетного фильтра. Примером может являться сетевой роутер, осуществляющий проверку списка контроля доступа для управления сетевым трафиком. Высокая производительность пакетных фильтров также способствует тому, что они реализуются в устройствах, обеспечивающих высокую доступность и особую надежность; некоторые производители предлагают аппаратные и программные решения как высоко доступные, так и особо надежные. Также большинство SOHO (Small Office Home Office) устройства firewall’ов и firewall’ов, встроенных по умолчанию в ОС, являются пакетными фильтрами.