Угрозы несанкционированного доступа к информации. Основные классы атак в сетях на базе TCP/IP

Основные классы атак в сетях на основе TCP/IP

Если АС имеет подключение к сетям общего пользования, то могут быть реализованы сетевые атаки на нее. К сетям общего пользования на основе стека протоколов TCP/IP относится и Интернет, на примере которого мы будем рассматривать наиболее распространенные в настоящее время атаки. Сеть Интернет создавалась для связи между государственными учреждениями и университетом с целью оказания помощи учебному процессу. На начальном этапе никто не мог предположить дальнейший масштаб его развития и интеграции в жизнь современного общества, в связи с чем вопросам безопасности не уделялось должного внимания. Как следствие, на данный момент стек обладает множеством уязвимостей, которыми с успехом пользуются злоумышленники для реализации атак. Уязвимости протоколов, входящих в стек TCP/IP обусловлены, как правило, слабой аутентификацией, ограничением размера буфера, отсутствием проверки корректности служебной информации и т.п.

Краткая характеристика наиболее опасных уязвимостей приведена в таблице 9.1.

Угрозы, реализуемые по сети, классифицируются по следующим основным признакам:

1. характер угрозы.

   Пассивная – угроза, которая не оказывает влияния на работу информационной системы, но может нарушить правила доступа к защищаемой информации. Пример: использование sniffer для "прослушивания" сети. Активная – угроза, которая воздействуют на компоненты информационной системы, при реализации которой оказывается непосредственное влияние на работу системы. Пример: DDOS-атака в виде шторма TCP-запросами.
2. цель реализации угрозы (соответственно, конфиденциальность, доступность, целостность информации).
3. условие начала атаки:
   • по запросу от атакуемого. То есть злоумышленник ожидает передачи запроса определенного типа, который и будет условием начала НСД.
   • по наступлению ожидаемого события на атакуемом объекте.
   • безусловное воздействие – злоумышленник ничего не ждет, то есть угроза реализуется сразу и безотносительно к состоянию атакуемого объекта.
4. наличие обратной связи с атакуемым объектом:
   • с обратной связью, то есть на некоторые запросы злоумышленнику необходимо получить ответ. Таким образом, между атакуемым и атакующим есть обратная связь, позволяющая злоумышленнику следить за состоянием атакуемого объекта и адекватно реагировать на его изменения.
   • без обратной связи – соответственно, нет обратной связи и необходимости злоумышленнику реагировать на изменения атакуемого объекта.
5. расположение нарушителя относительно атакуемой информационной системы: внутрисегментно и межсегментно. Сегмент сети – физическое объединение хостов, технических средств и других компонентов сети, имеющих сетевой адрес. Например, один сегмент образуют компьютеры, подключенные к общей шине на основе Token Ring.
6. уровень эталонной модели ISO/OSI, на котором реализуется угроза: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительный, прикладной.

Рассмотрим наиболее распространенные на настоящее время атаки в сетях на основе стека протоколов TCP/IP.

1. Анализ сетевого трафика. Данная атака реализуется с помощью специальной программы, называемой sniffer. Sniffer представляет собой прикладную программу, которая использует сетевую карту, работающую в режиме promiscuous mode, так называемый "неразборчивый" режим в котором сетевая плата позволяет принимать все пакеты независимо от того кому они адресованы. В нормальном состоянии на Ethernet-интерфейсе используется фильтрация пакетов канального уровня и если MAC-адрес в заголовке назначения принятого пакета не совпадает с MAC-адресом текущего сетевого интерфейса и не является широковещательным, то пакет отбрасывается. В "неразборчивом" режиме фильтрация на сетевом интерфейсе отключается и все пакеты, включая не предназначенные текущему узлу, пропускаются в систему. Надо заметить, что многие подобные программы используются в легальных целях, например, для диагностики неисправностей или анализа трафика. Тем не менее, в рассмотренной нами выше таблице перечислены протоколы, которые отправляют информацию, в том числе пароли, в открытом виде – FTP, SMTP, POP3 и т.д. Таким образом, с помощью sniffer можно перехватить имя и пароль и осуществить несанкционированный доступ к конфиденциальной информации. Более того, многие пользователи используют одни и те же пароли для доступа ко многим сетевым сервисам. То есть, если в одном месте сети есть слабость в виде слабой аутентификации, пострадать может вся сеть. Злоумышленники хорошо знают людские слабости и широко применяют методы социальной инженерии.

   Защита от данного вида атаки может заключаться в следующем:

   • Сильная аутентификация, например, использование одноразовых паролей (one-time password). Суть состоит в том, что пароль можно использовать однократно, и даже если злоумышленник перехватил его с помощью sniffer, он не представляет никакой ценности. Конечно, данный механизм защиты спасает только от перехвата паролей, и является бесполезным в случае перехвата другой информации, например, электронной почты.
   • Анти-снифферы – аппаратные или программные средства, способные выявить работу сниффера в сегменте сети. Как правило, они проверяют нагрузку на узлах сети с целью определения "лишней" нагрузки.
   • Коммутируемая инфраструктура. Понятно, что анализ сетевого трафика возможен только внутри одного сегмента сети. Если сеть построена на устройствах, разбивающих ее на множество сегментов (коммутаторы и маршрутизаторы), то атака возможна только в тех участках сети, которые относятся к одному из портов данных устройств. Это не решает проблемы сниффинга, но уменьшает границы, которые может "прослушивать" злоумышленник.
   • Криптографические методы. Самый надежный способ борьбы с работой sniffer. Информация, которая может быть получена с помощью перехвата, является зашифрованной и, соответственно, не имеет никакой пользы. Чаще всего используются IPSec, SSL и SSH.
2. Сканирование сети.Целью сканирования сети является выявление работающих в сети служб, открытых портов, активных сетевых сервисов, используемых протоколов и т.п., то есть сбор информации о сети. Для сканирования сети чаще всего используются:
   • запросы DNS помогают выяснить злоумышленнику владельца домена, адресную область,
   • эхо-тестирование – выявляет работающие хосты на основе DNS-адресов, полученных ранее;
   • сканирование портов – составляется полный перечень услуг, поддерживаемых этими хостами, открытые порты, приложения и т.п.

   Хорошей и наиболее распространенной контрмерой является использование IDS, которая успешно находит признаки ведения сканирования сети и уведомляет об этом администратора. Полностью избавиться от данной угрозы невозможно, так как если, например, отключить эхо ICMP и эхо-ответ на маршрутизаторе, то можно избавиться от угрозы эхо-тестирования, но при этом потерять данные, необходимые для диагностики сетевых сбоев.
3. Выявление пароля.Основной целью данной атаки является получение несанкционированного доступа к защищаемым ресурсам путем преодоления парольной защиты. Чтобы получить пароль, злоумышленник может использовать множество способов – простой перебор, перебор по словарю, сниффинг и др. Самым распространенным является простой перебор всех возможных значений пароля. Для защиты от простого перебора необходимо применять сильные пароли, которые не просто подобрать: длина 6-8 символов, использование букв верхнего и нижнего регистра, использование специальных знаков (@,#,$ и т.д.).

   Еще одной проблемой информационной безопасности является то, что большинство людей используют одинаковые пароли ко всем службам, приложениям, сайтам и пр. При этом уязвимость пароля зависит от самого слабого участка его использования.

   Подобного рода атак можно избежать, если использовать одноразовые пароли, о которых мы говорили ранее, или криптографическую аутентификацию.
4. IP-spoofing или подмена доверенного объекта сети.Под доверенным в данном случае понимается объект сети ( компьютер, маршрутизатор, межсетевой экран и т.п.), легально подключенный к серверу. Угрозы заключается в том, что злоумышленник выдает себя за доверенный объект сети. Это можно сделать двумя способами. Во-первых, воспользоваться IP-адресом, находящимся в пределах диапазона санкционированных IP-адресов, или авторизованным внешним адресом, которому разрешается доступ к определенным сетевым ресурсам. Атаки данного типа часто являются отправной точкой для прочих атак.

   Обычно подмена доверенного объекта сети ограничивается вставкой ложной информации или вредоносных команд в обычный поток данных, передаваемых между объектами сети. Для двусторонней связи злоумышленник должен изменить все таблицы маршрутизации, чтобы направить трафик на ложный IP-адрес, что тоже является возможным. Для ослабления угрозы (но не ее ликвидации) можно использовать следующее:

   • контроль доступа. Можно настроить контроль доступа на отсечение любого трафика, поступающего из внешней сети с исходным адресом внутри сети. Этот метод является действенным, если санкционированы только внутренние адреса и не работает, если есть санкционированные внешние адреса.
   • Фильтрация RFC 2827 – данный тип фильтрации позволяет пресечь попытки спуфинга чужих сетей пользователями вашей сети. Для этого необходимо отбраковывать любой исходящий трафик, исходный адрес которого не является одним из IP-адресов вашей организации. Часто этот тип фильтрации выполняется провайдером. В результате отбраковывается весь трафик, который не имеет исходного адреса, ожидаемого на определенном интерфейсе. К примеру, если ISP предоставляет соединение с IP-адресом 15.1.1.0/24, он может настроить фильтр таким образом, чтобы с данного интерфейса на маршрутизатор ISP допускался только трафик, поступающий с адреса 15.1.1.0/24. Заметим, что до тех пор, пока все провайдеры не внедрят этот тип фильтрации, его эффективность будет намного ниже возможной.
   • Внедрение дополнительных методов аутентификации. IP-spoofing возможен только в случае аутентификации на основе IP. Если ввести какие–то дополнительные меры по аутентификации, например, криптографические, атака становится бесполезной.
5. Отказ в обслуживании или Denial of Service (DoS) - атака на вычислительную систему с целью довести её до отказа, то есть создание таких условий, при которых легитимные пользователи системы не могут получить доступ к предоставляемым системой ресурсам, либо этот доступ затруднён.

   DoS-атака является наиболее распространенной и известной атакой в последнее время, что обусловлено в первую очередь простотой реализации. Организация DOS-атаки требует минимум знаний и умений и строится на недостатках сетевого программного обеспечения и сетевых протоколов. Если атака проводится для множества сетевых устройств, говорят о распределенной атаке DoS (DDoS - distributed DoS).

   Сегодня наиболее часто используются следующие пять разновидностей DoS-атак, для проведения которых существует большое количество программного обеспечения и от которых наиболее тяжело защититься:

   • Smurf - ping-запросы ICMP. При посылке ping-пакета (сообщение ICMP ECHO) по широковещательному адресу (например, 10.255.255.255), он доставляется каждой машине в этой сети. Принцип атаки заключается в посылке пакета ICMP ECHO REQUEST с адресом-источником атакуемого узла. Злоумышленник шлет постоянный поток ping-пакетов по сетевому широковещательному адресу. Все машины, получив запрос, отвечают источнику пакетом ICMP ECHO REPLY. Соответственно, размер ответного потока пакетов возрастает в пропорциональное количеству хостов число раз. В результате, вся сеть подвергается отказу в обслуживании из-за перегрузки.
   • ICMP flood - атака, аналогичная Smurf, только без усиления, создаваемого запросами по направленному широковещательному адресу.
   • UDP flood - отправка на адрес атакуемого узла множества пакетов UDP (User Datagram Protocol).
   • TCP flood - отправка на адрес атакуемого узла множества TCP-пакетов.
   • TCP SYN flood - при проведении такого рода атаки выдается большое количество запросов на инициализацию TCP-соединений с атакуемым узлом, которому, в результате, приходится расходовать все свои ресурсы на то, чтобы отслеживать эти частично открытые соединения.

   Если используется серверное приложение Web-сервер или FTP-сервер, в результате атаки DoS все соединения, доступные для этих приложений, оказываются занятыми, и пользователи не могут получить к ним доступ. Некоторые атаки способны вывести из строя целую сеть, наполнив ее ненужными пакетами. Для противодействия таким атакам необходимо участие провайдера, потому что если он не остановит нежелательный трафик на входе в сеть, атаку не остановить, потому что полоса пропускания будет занята.

   Для реализации DoS-атаки наиболее часто используются следующие программы:

   • Trinoo – представляет собой довольно примитивную программу, которая исторически стала первой для организации DoS-атак единственного типа – UDP-flood. Программы семейства "trinoo" легко обнаруживаются стандартными средствами защиты и не несут угрозы для тех, кто хотя бы чуть-чуть заботиться о своей безопасности.
   • TFN и TFN2K – более серьезное оружие. Позволяют одновременно организовать атаки нескольких типов - Smurf, UDP flood, ICMP flood и TCP SYN flood. Использование этих программ требует от злоумышленника намного более высокой квалификации.
   • Новейшее средство организации DoS-атак - Stacheldracht ("колючая проволока"). Этот пакет позволяет организовывать самые различные типы атак и лавины широковещательных ping-запросов. Кроме того, обмен данными между контроллерами и агентами шифруется, а в само программное обеспечение встроена функция автомодификации. Шифрование сильно затрудняет обнаружение атакующего.

   Для ослабления угрозы можно воспользоваться следующим:

   • Функции анти-спуфинга - правильная конфигурация функций анти-спуфинга на ваших маршрутизаторах и межсетевых экранах поможет снизить риск DoS. Эти функции, как минимум, должны включать фильтрацию RFC 2827. Если хакер не сможет замаскировать свою истинную личность, он вряд ли решится провести атаку.
   • Функции анти-DoS - правильная конфигурация функций анти-DoS на маршрутизаторах и межсетевых экранах может ограничить эффективность атак. Эти функции часто ограничивают число полуоткрытых каналов в любой момент времени.
   • Ограничение объема трафика (traffic rate limiting) - организация может попросить провайдера (ISP) ограничить объем трафика. Этот тип фильтрации позволяет ограничить объем некритического трафика, проходящего по вашей сети. Обычным примером является ограничение объемов трафика ICMP, который используется только для диагностических целей. Атаки DoS часто используют ICMP[9.9].

   Можно выделить несколько разновидностей угроз данного типа:

   • Скрытый отказ в обслуживании, когда часть ресурсов сети задействован на обработку пакетов, передаваемых злоумышленником со снижением пропускной способности канала, нарушением времени обработки запросов, нарушением производительности сетевых устройств. Пример: направленный шторм эхо-запросов по протоколу ICMP или шторм запросов на установление TCP-соединения.
   • Явный отказ в обслуживании, вызванный тем, что ресурсы сети исчерпались в результате обработки пакетов, посланных злоумышленниками. При этом легальные запросы пользователей не могут быть обработаны из-за того, что вся полоса пропускания канала занята, переполнены буферы, переполнение дискового пространства и т.д. Пример: направленный шторм(SYN-flooding).
   • Явный отказ в обслуживании, вызванный нарушением логической связности между техническими средствами сети при передаче злоумышленником управляющих сообщений от имени сетевых устройств. При этом изменяются маршрутно-адресные данные. Пример: ICMP Redirect Host или DNS-flood.
   • Явный отказ в обслуживании, вызванный тем, что злоумышленник передает пакеты с нестандартными атрибутами (например, UDP-bomb) или имеющих длину, превышающую максимальную (Ping Death).

   Атаки DoS нацелены на нарушение доступности информации и не нарушают целостность и конфиденциальность.
6. Атаки на уровне приложений.Атака данного типа заключается в использовании "брешей" в серверном программном обеспечении (HTML, sendmail, FTP). Используя эти уязвимости, злоумышленник получает доступ к компьютеру от имени пользователя приложения. Для атак на уровне приложений часто используются порты, которые могут "проходить" через межсетевой экран.

   Главная проблема с атаками на уровне приложений состоит в том, что они часто пользуются портами, которым разрешен проход через межсетевой экран. К примеру, хакер, нападающий на Web-сервер, может использовать ТСР порт 80. Чтобы Web-сервер мог предоставлять пользователям страницы, порт 80 на межсетевом экране должен быть открыт. С точки зрения межсетевого экрана, атака рассматривается как стандартный трафик для порта 80.

   Полностью исключить атаки на уровне приложений невозможно, так как прикладные программы с новыми уязвимостями возникают регулярно. Самое главное здесь - хорошее системное администрирование. Вот некоторые меры, которые можно предпринять, чтобы снизить уязвимость для атак этого типа:

   • чтение логов (системных и сетевых);
   • отслеживание уязвимостей в новом программном обеспечении с помощью специализированных сайтов, например, http://www.cert.com.
   • использование IDS.

Из самой природы сетевой атаки понятно, что ее появление не контролируется каждым конкретным узлом сети. Мы рассмотрели далеко не все атаки, возможные в сети, – на практике их значительно больше. Тем не менее, защититься от всех типов атак не видится возможным. Наиболее оптимальным подходом к защите периметра сети является устранение уязвимостей, которые используются в большинстве атак злоумышленников. Списки таких уязвимостей публикуются на многих сайтах, занимающихся сбором подобной статистики, например, сайт института SANS: http://www.sans.org/top-cyber-security-risks/?ref=top20 . Рядовой злоумышленник не ищет каких-то оригинальных способов для атаки, а сканирует сеть в поиске известной уязвимости и использует ее.