IKE - протокол обмена ключами по умолчанию для ISAKMP, на данный момент являющийся единственным. IKE находится на вершине ISAKMP и выполняет, собственно, установление как ISAKMP SA, так и IPSec SA. IKE поддерживает набор различных примитивных функций для использования в протоколах. Среди них можно выделить хэш-функцию и псевдослучайную функцию (PRF).

Хэш-функция - это функция, устойчивая к коллизиям. Под устойчивостью к коллизиям понимается тот факт, что невозможно найти два разных сообщения m1 и m2, таких, что H (m1) =H (m2), где H - хэш функция.

Что касается псеводслучайных функций, то в настоящее время вместо специальных PRF используется хэш функция в конструкции HMAC (HMAC - механизм аутентификации сообщений с использованием хэш функций). Для определения HMAC нам понадобится криптографическая хэш функция (обозначим её как H) и секретный ключ K. Мы предполагаем, что H является хэш функцией, где данные хэшируются с помощью процедуры сжатия, последовательно применяемой к последовательности блоков данных. Мы обозначим за B длину таких блоков в байтах, а длину блоков, полученных в результате хэширования - как L (L<B). Ключ K может иметь длину, меньшую или равную B. Если приложение использует ключи большей длины, сначала мы должны хэшировать сам ключ с использованием H, и только после этого использовать полученную строку длиной L байт, как ключ в HMAC. В обоих случаях рекомендуемая минимальная длина для K составляет L байт. Определим две следующие различные строки фиксированной длины:

ipad = байт 0x36, повторённый B раз;

opad = байт 0x5C, повторённый B раз.

Для вычисления HMAC от данных 'text' необходимо выполнить следующую операцию:

H (K XOR opad, H (K XOR ipad, text))

Из описания следует, что IKE использует для аутентификации сторон HASH величины. Отметим, что под HASH в данном случае подразумевается исключительно название Payload в ISAKMP, и это название не имеет ничего общего со своим содержимым.

Атаки на AH, ESP и IKE.

Все виды атак на компоненты IPSec можно разделить на следующие группы: атаки, эксплуатирующие конечность ресурсов системы (типичный пример - атака "Отказ в обслуживании", Denial-of-service или DOS-атака), атаки, использующие особенности и ошибки конкретной реализации IPSec и, наконец, атаки, основанные на слабостях самих протоколов. AH и ESP. Чисто криптографические атаки можно не рассматривать - оба протокола определяют понятие "трансформ", куда скрывают всю криптографию. Если используемый криптоалгоритм стоек, а определенный с ним трансформ не вносит дополнительных слабостей (это не всегда так, поэтому правильнее рассматривать стойкость всей системы - Протокол-Трансформ-Алгоритм), то с этой стороны все нормально. Что остается? Replay Attack - нивелируется за счет использования Sequence Number (в одном единственном случае это не работает - при использовании ESP без аутентификации и без AH).

Далее, порядок выполнения действий (сначала шифрация, потом аутентификация) гарантирует быструю отбраковку "плохих" пакетов (более того, согласно последним исследованиям в мире криптографии, именно такой порядок действий наиболее безопасен, обратный порядок в некоторых, правда очень частных случаях, может привести к потенциальным дырам в безопасности; к счастью, ни SSL, ни IKE, ни другие распространенные протоколы с порядком действий "сначала аутентифицировать, потом зашифровать", к этим частным случаям не относятся, и, стало быть, этих дыр не имеют). Остается Denial-Of-Service атака Миков А.И., Королев Л.Н. Информатика. Введение в компьютерные науки. - М: Высшая школа, 2003. - 341 с..

Как известно, это атака, от которой не существует полной защиты. Тем не менее, быстрая отбраковка плохих пакетов и отсутствие какой-либо внешней реакции на них (согласно RFC) позволяют более-менее хорошо справляться с этой атакой. В принципе, большинству (если не всем) известным сетевым атакам (sniffing, spoofing, hijacking и т.п.) AH и ESP при правильном их применении успешно противостоят. С IKE несколько сложнее. Протокол очень сложный, тяжел для анализа. Кроме того, в силу опечаток (в формуле вычисления HASH_R) при его написании и не совсем удачных решений (тот же HASH_R и HASH_I) он содержит несколько потенциальных "дыр" (в частности, в первой фазе не все Payload в сообщении аутентифицируются), впрочем, они не очень серьезные и ведут, максимум, к отказу в установлении соединения.

От атак типа replay, spoofing, sniffing, hijacking IKE более-менее успешно защищается. С криптографией несколько сложнее, - она не вынесена, как в AH и ESP, отдельно, а реализована в самом протоколе. Тем не менее, при использовании стойких алгоритмов и примитивов (PRF), проблем быть не должно. В какой-то степени можно рассматривать как слабость IPsec то, что в качестве единственного обязательного к реализации криптоалгоритма в нынешних спецификациях указывается DES (это справедливо и для ESP, и для IKE), 56 бит ключа которого уже не считаются достаточными. Тем не менее, это чисто формальная слабость - сами спецификации являются алгоритмо-независимыми, и практически все известные вендоры давно реализовали 3DES (а некоторые уже и AES). Таким образом, при правильной реализации, наиболее "опасной" атакой остается Denial-Of-Service.

Анализ рынка межсетевых экранов

Межсетевой Экран (МСЭ) - это локальное (однокомпонентное) или функционально-распределенное программное (программно-аппаратное) средство (комплекс), реализующее контроль за информацией, поступающей в распределенную автоматизированную систему (АС) и/или выходящей из АС. МСЭ обеспечивает защиту АС посредством фильтрации информации, т.е. ее анализа по совокупности критериев и принятия решения о ее распространении в (из) АС на основе заданных правил, проводя таким образом разграничение доступа субъектов из одной АС к объектам другой АС.

Итак, аппаратный межсетевой экран представляет собой устройство, в котором сочетаются аппаратные и программные средства, а также сетевые функции, необходимые для построения виртуальных частных сетей (VPN). Фактически аппаратный МСЭ - это специализированный компьютер с операционной системой, оптимизированной для выполнения функций межсетевого экрана. В такой операционной системе "выключены" все "ненужные" сервисы и приложения, что делает сам межсетевой экран неуязвимым к действиям злоумышленников. Примерами таких операционных систем могут быть как оптимизированные соответствующим образом клоны UNIX, так и специально разработанные защищенные операционные системы.

Попробуем сформулировать достоинства аппаратных МСЭ более формально:

упрощение выбора устройства, его интеграции и поддержки;

нет необходимости в установке и настройке программного обеспечения и выбора соответствующей аппаратной платформы;

большая часть устройств ориентирована на рынок небольших компаний и обеспечивает режим "plug and play" в сочетании с простотой установки;

наличие дополнительной функциональности, в том числе возможностей для построения виртуальных частных сетей.

простота распространения по партнерским каналам, что привело к быстрому росту именно этого сегмента рынка.

К недостаткам аппаратных МСЭ можно отнести более высокую стоимость по сравнению с программными МСЭ. Тем не менее, необходимо отметить, что общая стоимость программных МСЭ, включая стоимость соответствующего сервера, операционной системы, установки и настройки, обычно оказывается выше стоимости аппаратного МСЭ. Другое преимущество программных МСЭ - большая гибкость с точки зрения добавления новой функциональности, поскольку внесение изменений в аппаратные МСЭ связано с значительными временными затратами. И конечно, одним из важных аспектов является повышение производительности: в случае аппаратных МСЭ это влечет замену устройства, тогда как для программных МСЭ повышение производительности достигается за счет более мощного сервера. При этом аппаратные МСЭ обычно обеспечивают большую производительность при меньшей стоимости.

Попробуем теперь разделить рынок аппаратных МСЭ по группам на основании их стоимости и области применения, а также обратим внимание на основных игроков в каждой из этих групп. На рис.3.4 представлены эти группы и прогноз их роста до 2007 года.

Рис. 3.4 Прогноз роста рынка МСЭ по ценовым группам

МСЭ стоимостью выше 30.000 долларов. Обычно используются в сетях крупных компаний и операторов услуг. Несмотря на то, что сейчас эта группа относительно невелика, именно в ней наблюдается наибольший рост. Основные игроки на этом рынке и результаты их деятельности представлены на рисунке 3.5

Рис. 3.5 Рынок межсетевых экранов стоимостью выше 30000 долларов

МСЭ стоимостью от 10.000 до 30.000 долларов США используются крупными и средними компаниями. Это наиболее крупный сегмент современного рынка МСЭ.

Рис. 3.6 Рынок межсетевых экранов стоимостью от 10.000 до 30.000 долларов

При рассмотрении следующей ценовой группы можно увидеть, что доминирующую роль здесь играют те же производители МСЭ, что и в предыдущей группе.

Рис. 3.6 Рынок межсетевых экранов стоимостью от 1500 до 9999 долларов

На рынке дешевых межсетевых экранов наблюдается стремительный рост числа игроков и уменьшение относительной доли рынка тех компаний, которые доминировали в предыдущих группах.

Рис. 3.7 Рынок межсетевых экранов стоимостью от 500 до 1499 долларов

С ростом сетей широкополостного доступа растет спрос на дешевые межсетевые экраны, которые могут использоваться надомными рабочими, домашними офисами и небольшими компаниями для защиты своих сетевых ресурсов. Несмотря на то, что эта группа МСЭ невелика по суммарной стоимости, она стремительно растет по количеству продаваемых устройств.

Рис. 3.8 Рынок межсетевых экранов стоимостью до 500 долларов

Таким образом, посмотрев на текущее состояние рынка, легко заметить, какие компании и продукты являются лидерами на общем рынке МСЭ, включая программные и аппаратные решения, каналы распространения и сервисные службы.

Заключение