14. Лекция: Туннелирование и управление Туннелирование
На наш взгляд, туннелирование следует рассматривать как самостоятельный сервис безопасности. Его суть состоит в том, чтобы «упаковать» передаваемую порцию данных, вместе со служебными полями, в новый «конверт». В качестве синонимов термина «туннелирование» могут использоваться «конвертование» и «обертывание«.
Туннелирование может применяться для нескольких целей:
передачи через сеть пакетов, принадлежащих протоколу, который в данной сети не поддерживается (например, передача пакетов IPv6 через старые сети, поддерживающие только IPv4);
обеспечения слабой формы конфиденциальности (в первую очередь конфиденциальности трафика) за счет сокрытия истинных адресов и другой служебной информации;
обеспечения конфиденциальности и целостности передаваемых данных при использовании вместе с криптографическими сервисами.
Туннелирование может применяться как на сетевом, так и на прикладном уровнях. Например, стандартизовано туннелирование для IP и двойное конвертование для почты X.400.
На рис. 14.1 показан пример обертывания пакетов IPv6 в формат IPv4.
Рис. 14.1. Обертывание пакетов IPv6 в формат IPv4 с целью их туннелирования через сети IPv4.
Комбинация туннелирования и шифрования (наряду с необходимой криптографической инфраструктурой) на выделенных шлюзах и экранирования на маршрутизаторах поставщиков сетевых услуг (для разделения пространств «своих» и «чужих» сетевых адресов в духе виртуальных локальных сетей) позволяет реализовать такое важное в современных условиях защитное средство, как виртуальные частные сети. Подобные сети, наложенные обычно поверх Internet, существенно дешевле и гораздо безопаснее, чем собственные сети организации, построенные на выделенных каналах. Коммуникации на всем их протяжении физически защитить невозможно, поэтому лучше изначально исходить из предположения об их уязвимости и соответственно обеспечивать защиту. Современные протоколы, направленные на поддержку классов обслуживания, помогут гарантировать для виртуальных частных сетей заданную пропускную способность, величину задержек и т.п., ликвидируя тем самым единственное на сегодня реальное преимущество сетей собственных.
Рис. 14.2. Межсетевые экраны как точки реализации сервиса виртуальных частных сетей.
Концами туннелей, реализующих виртуальные частные сети, целесообразно сделать межсетевые экраны, обслуживающие подключение организаций к внешним сетям (см. рис. 14.2). В таком случае туннелирование и шифрование станут дополнительными преобразованиями, выполняемыми в процессе фильтрации сетевого трафика наряду с трансляцией адресов.
Концами туннелей, помимо корпоративных межсетевых экранов, могут быть мобильные компьютеры сотрудников (точнее, их персональные МЭ).
Управление Основные понятия
Управление можно отнести к числу инфраструктурных сервисов, обеспечивающих нормальную работу компонентов и средств безопасности. Сложность современных систем такова, что без правильно организованного управления они постепенно деградируют как в плане эффективности, так и в плане защищенности.
Возможен и другой взгляд на управление – как на интегрирующую оболочку информационных сервисов и сервисов безопасности (в том числе средств обеспечения высокой доступности), обеспечивающую их нормальное, согласованное функционирование под контролем администратора ИС.
Согласно стандарту X.700, управление подразделяется на:
- мониторинг компонентов;
- контроль (то есть выдачу и реализацию управляющих воздействий);
- координацию работы компонентов системы.
Системы управления должны:
позволять администраторам планировать, организовывать, контролировать и учитывать использование информационных сервисов;
давать возможность отвечать на изменение требований;
обеспечивать предсказуемое поведение информационных сервисов;
обеспечивать защиту информации.
Иными словами, управление должно обладать достаточно богатой функциональностью, быть результативным, гибким и информационно безопасным.
В X.700 выделяется пять функциональных областей управления:
управление конфигурацией (установка параметров для нормального функционирования, запуск и остановка компонентов, сбор информации о текущем состоянии системы, прием извещений о существенных изменениях в условиях функционирования, изменение конфигурации системы);
управление отказами (выявление отказов, их изоляция и восстановление работоспособности системы);
управление производительностью (сбор и анализ статистической информации, определение производительности системы в штатных и нештатных условиях, изменение режима работы системы);
управление безопасностью (реализация политики безопасности путем создания, удаления и изменения сервисов и механизмов безопасности, распространения соответствующей информации и реагирования на инциденты);
управление учетной информацией (т.е. взимание платы за пользование ресурсами).
В стандартах семейства X.700 описывается модель управления, способная обеспечить достижение поставленных целей. Вводится понятие управляемого объекта как совокупности характеристик компонентов системы, важных с точки зрения управления. К таким характеристикам относятся:
- атрибуты объекта;
- допустимые операции;
- извещения, которые объект может генерировать;
- связи с другими управляемыми объектами.
Согласно рекомендациям X.701, системы управления распределенными ИС строятся в архитектуре менеджер/агент. Агент (как программная модель управляемого объекта) выполняет управляющие действия и порождает (при возникновении определенных событий) извещения от его имени. В свою очередь, менеджер выдает агентам команды на управляющие воздействия и получает извещения.
Иерархия взаимодействующих менеджеров и агентов может иметь несколько уровней. При этом элементы промежуточных уровней играют двоякую роль: по отношению к вышестоящим элементам они являются агентами, а к нижестоящим – менеджерами. Многоуровневая архитектура менеджер/агент – ключ к распределенному, масштабируемому управлению большими системами.
Логически связанной с многоуровневой архитектурой является концепция доверенного (или делегированного) управления. При доверенном управлении менеджер промежуточного уровня может управлять объектами, использующими собственные протоколы, в то время как «наверху» опираются исключительно на стандартные средства.
Обязательным элементом при любом числе архитектурных уровней является управляющая консоль.
С точки зрения изучения возможностей систем управления следует учитывать разделение, введенное в X.701. Управление подразделяется на следующие аспекты:
- информационный (атрибуты, операции и извещения управляемых объектов);
- функциональный (управляющие действия и необходимая для них информация);
- коммуникационный (обмен управляющей информацией);
- организационный (разбиение на области управления).
Ключевую роль играет модель управляющей информации. Она описывается рекомендациями X.720. Модель является объектно-ориентированной с поддержкой инкапсуляции и наследования. Дополнительно вводится понятие пакета как совокупности атрибутов, операций, извещений и соответствующего поведения.
Класс объектов определяется позицией в дереве наследования, набором включенных пакетов и внешним интерфейсом, то есть видимыми снаружи атрибутами, операциями, извещениями и демонстрируемым поведением.
К числу концептуально важных можно отнести понятие «проактивного», то есть упреждающего управления. Упреждающее управление основано на предсказании поведения системы на основе текущих данных и ранее накопленной информации. Простейший пример подобного управления – выдача сигнала о возможных проблемах с диском после серии программно-нейтрализуемых ошибок чтения/записи. В более сложном случае определенный характер рабочей нагрузки и действий пользователей может предшествовать резкому замедлению работы системы; адекватным управляющим воздействием могло бы стать понижение приоритетов некоторых заданий и извещение администратора о приближении кризиса.
Туннелирование (компьютерные сети)
Туннелирование (от англ. tunnelling — «проложение туннеля») в компьютерных сетях — процесс, в ходе которого создается защищенное логическое соединение между двумя конечными точками посредством инкапсуляции различных протоколов. Туннелирование представляет собой метод построения сетей, при котором один сетевой протокол инкапсулируется в другой. От обычных многоуровневых сетевых моделей (таких как OSI или TCP/IP) туннелирование отличается тем, что инкапсулируемый протокол относится к тому же или более низкому уровню, чем используемый в качестве тоннеля.
Суть туннелирования состоит в том, чтобы «упаковать» передаваемую порцию данных, вместе со служебными полями, в новый «конверт» для обеспечения конфиденциальности и целостности всей передаваемой порции, включая служебные поля. Туннелирование может применяться на сетевом и на прикладном уровнях. Комбинация туннелирования и шифрования позволяет реализовать закрытые виртуальные частные сети. Туннелирование обычно применяется для согласования транспортных протоколов либо для создания защищённого соединения между узлами сети.
Типы протоколов
В процессе инкапсуляции (туннелирования) принимают участие следующие типы протоколов:
Протокол транзитной сети является несущим, а протокол объединяемых сетей — транспортируемым. Пакеты транспортируемого протокола помещаются в поле данных пакетов несущего протокола с помощью протокола инкапсуляции. Пакеты-«пассажиры» не обрабатываются при транспортировке их по транзитной сети никаким образом. Инкапсуляцию выполняет пограничное устройство (маршрутизатор или шлюз), которое находится на границе между исходной и транзитной сетями. Извлечение пакетов транспортируемого протокола из несущих пакетов выполняет второе пограничное устройство, расположенное на границе между транзитной сетью и сетью назначения. Пограничные устройства указывают в несущих пакетах свои адреса, а не адреса узлов в сети назначения.
Согласование транспортных протоколов
Туннель может быть использован, когда две сети с одной транспортной технологией необходимо соединить через сеть, использующую другую транспортную технологию. При этом пограничные маршрутизаторы, которые подключают объединяемые сети к транзитной, упаковывают пакеты транспортного протокола объединяемых сетей в пакеты транспортного протокола транзитной сети. Второй пограничный маршрутизатор выполняет обратную операцию.
Обычно туннелирование приводит к более простым и быстрым решениям по сравнению с трансляцией, так как решает более частную задачу, не обеспечивая взаимодействия с узлами транзитной сети.
Основные компоненты туннеля
Основными компонентами туннеля являются:
- инициатор туннеля;
- маршрутизируемая сеть;
- туннельный коммутатор;
- один или несколько туннельных терминаторов.
Инициатор туннеля встраивает (инкапсулирует) пакеты в новый пакет, содержащий наряду с исходными данными новый заголовок с информацией об отправителе и получателе. Несмотря на то, что все передаваемые по туннелю пакеты являются пакетами IP, инкапсулируемые пакеты могут принадлежать к протоколу любого типа, включая пакеты немаршрутизируемых протоколов. Маршрут между инициатором и терминатором туннеля определяет обычная маршрутизируемая сеть IP, которая может быть и сетью, отличной от Internet. Терминатор туннеля выполняет процесс, который является обратным инкапсуляции — он удаляет новые заголовки и направляет каждый исходный пакет в локальный стек протоколов или адресату в локальной сети. Инкапсуляция сама по себе никак не влияет на защищенность пакетов сообщений, передаваемых по туннелю VPN. Но инкапсуляция даёт возможность полной криптографической защиты инкапсулируемых пакетов. Конфиденциальность инкапсулируемых пакетов обеспечивается путем их криптографического закрытия, т. е. зашифровывания, а целостность и подлинность — путем формирования цифровой подписи. Так как существует множество методов криптозащиты данных, необходимо чтобы инициатор и терминатор туннеля использовали одни и те же методы и могли согласовывать друг с другом эту информацию. Более того, для возможности расшифровывания данных и проверки цифровой подписи при приеме инициатор и терминатор туннеля должны поддерживать функции безопасного обмена ключами. Чтобы туннели VPN создавались только между уполномоченными пользователями, конечные стороны взаимодействия требуется аутентифицировать.
Ссылки
- Архитектура компьютерных сетей
- Сетевые протоколы
- Информационная безопасность
Wikimedia Foundation . 2010 .