Реферат: Персональные компьютеры в cетях

Протокол обратного перевода адресов RARP – это протокол, который преобразует физический сетевой адрес в IP – адрес. Чтобы создать сервер RARP, который может помочь с начальной инсталляцией программного пакета  TCP/IP, вам нужен не зависящий от TCP/IP способ узнать адрес Ethernet. Иногда этот адрес обозначен на самой плате Ethernet   или приведен в документации к ней. Протокол RARP – полезное средство, но он обеспечивает получение только IP- адреса. Чтобы работа сервера была более эффективной, требуется предварительное   конфигурирование программного обеспечения TCP/IP для пользователей ПК. Не каждая реализация TCP/IP может быть заранее сконфигурирована.

Протокол cамозагрузки BOOTP определяется в RFC 951. Этот документ представляет BOOTP в качестве альтернативы RARP, т.е. когда используется BOOTP, надобность RARP отпадает. BOOTP обеспечивает намного больше конфигурационной информации и постоянно совершенствуется. Исходная спецификация протокола позволяла поставщикам без проблем расширять его возможности, что весьма способствовало его дальнейшему развитию. Можно отконфигурировать сервер BOOTP так, чтобы он имел дело сразу со многими клиентами. Сервер легко конфигурируется при помощи всего лишь двух диалоговых окон, но за эту легкость приходится платить. Динамический протокол конфигурации хостов DHCP является представителем последнего на сегодняшний день поколения BOOTP. Он обеспечивает клиента полным набором значений конфигурационных параметров TCP/IP. Также позволяет выполнять  автоматическое распределение IP- адресов. Сервер DHCP обеспечивает поддержку клиента BOOTP .

2.2. Атаки TSP/IP и защита от них

Атаки на TCP/IP можно разделить на два вида: пассивные и активные. При данном типе атак крэкеры никаким образом не обнаруживают себя и не вступают напрямую во взаимодействие с другими системами. Фактически все сводится к наблюдению за доступными данными или сессиями связи.

Атака типа подслушивание заключаются в перехвате сетевого потока и его анализе. Для осуществления подслушивания крэкеру необходимо иметь доступ к машине, расположенной на пути сетевого потока, который необходимо анализировать; например, к маршрутизатору или PPP-серверу на базе UNIX. Если крэкеру удастся получить достаточные права на этой машине, то с помощью специального программного обеспечения сможет просматривать весь трафик, проходящий через заданные интерфейс.

Второй вариант - крэкер получает доступ к машине, которая расположена в одном сегменте сети с системой, которой имеет доступ к сетевому потоку. Например, в сети "тонкий ethernet" сетевая карта может быть переведена в режим, в котором она будет получать все пакеты, циркулирующие по сети, а не только адресованной ей конкретно. В данном случае крэкеру не требуется доступ к UNIX - достаточно иметь PC с DOS или Windows (частая ситуация в университетских сетях) .

Поскольку TCP/IP-трафик, как правило, не шифруется (мы рассмотрим исключения ниже), крэкер, используя соответствующий инструментарий, может перехватывать TCP/IP-пакеты, например, telnet-сессий и извлекать из них имена пользователей и их пароли.

Следует заметить, что данный тип атаки невозможно отследить, не обладая доступом к системе крэкера, поскольку сетевой поток не изменяется. Единственная надежная защита от подслушивания - шифрование TCP/IP-потока (например, secure shell) или использование одноразовых паролей (например, S/KEY). Другой вариант решения - использование интеллектуальных свитчей и UTP, в результате чего каждая машина получает только тот трафик, что адресован ей.

 Естественно, подслушивание может быть и полезно. Так, данный метод используется большим количеством программ, помогающих администраторам в анализе работы сети (ее загруженности, работоспособности и т.д.). Один из ярких примеров - общеизвестный tcpdump .

2.3.Активные атаки на уровне TCP

При данном типе атак крэкер взаимодействует с получателем информации, отправителем и/или промежуточными системами, возможно, модифицируя и/или фильтруя содержимое TCP/IP-пакетов. Данные типы атак часто кажутся технически сложными в реализации, однако для хорошего программиста не составляет труда реализовать соотвествующий инструментарий. К сожалению, сейчас такие программы стали доступны широким массам пользователей (например, см. раздел про SYN-затопление).

Активные атаки можно разделить на две части. В первом случае крэкер предпринимает определенные шаги для перехвата и модификации сетевого потока или попыток "притвориться" другой системой. Во втором случае протокол TCP/IP используется для того, чтобы привести систему-жертву в нерабочее состоянии.

Обладая достаточными привилегиями в Unix (или попросту используя DOS или Windows, не имеющие системы ограничений пользователей), крэкер может вручную формировать IP-пакеты и передавать их по сети. Естественно, поля заголовка пакета могут быть сформированы произвольным образом. Получив такой пакет, невозможно выяснить откуда реально он был получен, поскольку пакеты не содержат пути их прохождения. Конечно, при установке обратного адреса, не совпадающего с текущим IP-адресом, крэкер никогда не получит ответ на отосланный пакет. Однако, как мы увидим, часто это и не требуется.

Возможность формирования произвольных IP-пакетов является ключевым пунктом для осуществления активных атак.

2.4. Предсказание TCP sequence number

Данная атака была описана еще Робертом Моррисом (Robert T. Morris) в  Weakness in the 4.2BSD Unix TCP/IP Software Англоязычный термин - IP spoofing. В данном случае цель крэкера - притвориться другой системой, которой, например, "доверяет" система-жертва (в случае использования протокола rlogin/rsh для беспарольного входа). Метод также используется для других целей - например, для использовании SMTP жертвы для посылки поддельных писем.

Вспомним, что установка TCP-соединения происходит в три стадии (3-way handshake): клиент выбирает и передает серверу sequence number (назовем его C-SYN), в ответ на это сервер высылает клиенту пакет данных, содержащий подтверждение (C-ACK) и собственный sequence number сервера (S-SYN). Теперь уже клиент должен выслать подтверждение (S-ACK). Схематично это

Рис. 2.4.1. Установка TCP/IP соединения.

После этого соединение считается установленным и начинается обмен данными. При этом каждый пакет имеет в заголовке поле для sequence number и acknowledge number. Данные числа увеличиваются при обмене данными и позволяют контролировать корректность передачи. 

Предположим, что крэкер может предсказать, какой sequence number (S-SYN по схеме) будет выслан сервером. Это возможно сделать на основе знаний о конкретной реализации TCP/IP. Например, в 4.3BSD значение sequence number, которое будет использовано при установке следующего значения, каждую секунду увеличивается на 125000. Таким образом, послав один пакет серверу, крэкер получит ответ и сможет (возможно, с нескольких попыткок и с поправкой на скорость соединения)предсказать sequence number для  следующего соединения.

Если реализация TCP/IP использует специальный алгоритм для определения sequence number, то он может быть выяснен с помощью посылки нескольких десятков пакетов серверу и анализа его ответов.

Итак, предположим, что система A доверяет системе B, так, что пользователь системы B может сделать "rlogin A"_ и оказаться на A, не вводя пароля. Предположим, что крэкер расположен на системе C. Система A выступает в роли сервера, системы B и C - в роли клиентов.

 Первая задача крэкера - ввести систему B в состояние, когда она не сможет отвечать на сетевые запросы. Это может быть сделано несколькими способами, в простейшем случае нужно просто дождаться перезагрузки системы B. Нескольких минут, в течении которых она будет неработоспособна, должно хватить. Другой вариант - использование описанными в следующих разделах методов.

После этого крэкер может попробовать притвориться системой B, для того, что бы получить доступ к системе A (хотя бы кратковременный).

Крэкер высылает несколько IP-пакетов, инициирующих соединение, системе A, для выяснения текущего состояния sequence number сервера. Крэкер высылает IP-пакет, в котором в качестве обратного адреса указан уже адрес системы B.  Система A отвечает пакетом с sequence number, который направляется системе B. Однако система B никогда не получит его (она выведена из строя), как, впрочем, и крэкер. Но он на основе предыдущего анализа догадывается, какой sequence number был выслан системе B. Крэкер подтверждает "получение" пакета от A, выслав от имени B пакет с предполагаемым S-ACK (заметим, что если системы располагаются в одном сегменте, крэкеру для выяснения sequence number достаточно перехватить пакет, посланный системой A). После этого, если крэкеру повезло и sequence number сервера был угадан верно, соединение считается установленным.

Теперь крэкер может выслать очередной фальшивый IP-пакет, который будет уже содержать данные. Например, если атака была направлена на rsh, он может содержать команды создания файла .rhosts или отправки /etc/passwd крэкеру по электронной почте.

Естественно, 100% срабатывания у этой схемы нет, например, она не застрахована от того, что по дороге не потеряются какие-то пакеты, посланные крэкером. Для корректной обработки этих ситуаций программа должна быть усложнена.

2.5. Десинхронизация нулевыми данными

В данном случае крэкер прослушивает сессию и в какой-то момент посылает серверу пакет с "нулевыми" данными, т.е. такими, которые фактически будут проигнорированы на уровне прикладной программы и не видны клиенту (например, для telnet это может быть данные типа IAC NOP IAC NOP IAC NOP...). Аналогичный пакет посылается клиенту. Очевидно, что после этого сессия переходит в десинхронизированное состояние.

Одна из проблем IP Hijacking заключается в том, что любой пакет, высланный в момент, когда сессия находится в десинхронизированном состоянии, вызывает так называемую ACK-бурю. Например, пакет выслан сервером, и для клиента он является неприемлимым, поэтому тот отвечает ACK-пакетом. В ответ на этот неприемлимый уже для сервера пакет клиент вновь получает ответ... И так до бесконечности.

К счастью (или к сожалению?) современные сети строятся по технологиям, когда допускается потеря отдельных пакетов. Поскольку ACK-пакеты не несут данных, повторных передачи не происходит и "буря стихает". 

Как показали опыты, чем сильнее ACK-буря, тем быстрее она "утихомиривает" себя - на 10MB ethernet это происходит за доли секунды. На ненадежных соединениях типа SLIP - ненамного больше.

2.6. Детектирование и защита

Есть несколько путей. Например, можно реализовать TCP/IP-стэк, которые будут контролировать переход в десинхронизированное состояние, обмениваясь информацией о sequence number/acknowledge number. Однако в данном случае мы не застрахованы от крэкера, меняющего и эти значения.

Поэтому более надежным способом является анализ загруженности сети, отслеживание возникающих ACK-бурь. Это можно реализовать при помощи конкретных средств контроля за сетью.

Если крэкер не потрудится поддерживать десинхронизированное соединение до его закрытия или не станет фильтровать вывод своих команд, это также будет сразу замечено пользователем. К сожалению, подавляющее большинство просто откроют новую сессию, не обращаясь к администратору.

Стопроцентную защиту от данной атаки обеспечивает, как всегда, шифрование TCP/IP-трафика (на уровне приложений - secure shell) или на уровне протокола - IPsec). Это исключает возможность модификации сетевого потока. Для защиты почтовых сообщений может применяться  программа шифрования данных PGP.

Следует заметить, что метод также не срабатывает на некоторых конкретных реализациях TCP/IP. Так, несмотря на [rfc...], который требует молчаливого закрытия сесии в ответ на RST-пакет, некоторые системы генерируют встречный RST-пакет. Это делает невозможным раннюю десинхронизацию. 

2.7. Пассивное сканирование

Сканирование часто применяется крэкерами для того, чтобы выяснить, на каких TCP-портах работают демоны, отвечающие на запросы из сети. Обычная программа-сканер последовательно открывает соединения с различными портами. В случае, когда соединение устанавливается, программа сбрасывает его, сообщая номер порта крэкеру.  

Данный способ легко детектируются по сообщениям демонов, удивленных мгновенно прерваным после установки соединением, или с помощью использования специальных программ. Лучшие из таких программ обладают некоторыми попытками внести элементы искуственного элемента в отслеживание попыток соединения с различными портами.

Однако крэкер может воспользоваться другим методом - пассивным сканированием (английский термин "passive scan"). При его использовании крэкер посылает TCP/IP SYN-пакет на все порты подряд (или по какому-то заданному алгоритму). Для TCP-портов, принимающих соединения извне, будет возвращен SYN/ACK-пакет, как приглашение продолжить 3-way handshake. Остальные вернут RST-пакеты. Проанализировав данный ответ, крэкер может быстро понять, на каких портах работают программы. В ответ на SYN/ACK-пакеты он может также ответить RST-пакетами, показывая, что процесс установки соединения продолжен не будет (в общем случае RST-пакетами автоматически ответит TCP/IP-реализация крэкера, если он не предпримет специальных мер). 

Метод не детектируется предыдущими способами, поскольку реальное TCP/IP-соединение не устанавливается. Однако, в зависимости от поведения крэкера, можно отслеживать резко возросшее количество сессий, находящихся в состоянии SYN_RECEIVED (при условии, что крэкер не посылает в ответ RST) прием от клиента RST-пакета в ответ на SYN/ACK.

К сожалению, при достаточно умном поведении крэкера (например, сканирование с низкой скоростью или проверка лишь конкретных портов) детектировать пассивное сканирование невозможно, поскольку оно ничем не отличается от обычных попыток установить соединение. 

В качестве защиты можно лишь посоветовать закрыть на firewall (брандмауэр) все сервисы, доступ к которым не требуется извне. В сфере компьютерных сетей брандмауэр представляет собой барьер, защищающий от фигурального пожара - попыток злоумышленников вторгнуться в сеть для того, чтобы скопировать, изменить или стереть информацию, либо, чтобы воспользоваться полосой пропускания, памятью или вычислительной мощностью работающих в этой сети компьютеров. Брандмауэр устанавливается на границе защищаемой сети и фильтрует все входящие и исходящие данные, пропуская

Рис. 2.7.1. Брандмауэр

Брандмауэр является набором компонентов, настроенных таким образом, чтобы реализовать определенную политику контроля внешнего доступа к вашей сети. Обычно брандмауэры защищают внутреннюю сеть компании от вторжений из Internet, однако они могут использоваться и для защиты от нападений, например, из корпоративной интрасети, к которой подключена и ваша сеть. Как и в случае реализации любого другого механизма сетевой защиты, организация, вырабатывающая конкретную политику безопасности, кроме всего прочего, должна определить тип трафика TCP/IP, который будет восприниматься брандмауэром как авторизованный. Например, необходимо решить, будет ли ограничен доступ пользователей к определенным службам на базе TCP/IP, и если будет, то до какой степени. Выработка политики безопасности поможет понять, какие компоненты брандмауэра вам необходимы и как их сконфигурировать, чтобы обеспечить те ограничения доступа, которые вы задали.

Семейство протоколов TCP/IP широко применяется во всем мире для объединения компьютеров в сеть Internet. Единая сеть Internet состоит из множества сетей различной физической природы, от локальных сетей типа Ethernet и Token Ring, до глобальных сетей типа NSFNET. Термин "TCP/IP" обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и IP. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TEL-NET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Модуль IP создает единую логическую сеть.

 Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть  может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети, могут обмениваться пакетами. Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает дейтограммный сервис. Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.

Протоколы TCP/IP прошли долгий путь усовершенствований для обеспечения требований феномена ХХ века – глобальной сети Internet.Протоколы TCP/IP  используются практически в любой коммуникационной среде, от локальных сетей на базе технологии Ethernet , до сверхскоростных сетей АТМ, от телефонных каналов точка – точка до трансатлантических линий связи с пропускной способностью в сотни мегабит в секунду.

Некоторые основные положения:

-TCP/IP имеет четырехуровневую  иерархию.

-IP – адреса определяются программно и должны быть глобально уникальными. IP используют адреса для передачи данных между сетями и через уровни программного обеспечения хоста. В сетях TCP/IP корректный адрес определяется сетевым администратором, а не аппаратными компонентами. Проблемы обычно возникают из – за ошибок конфигурации.

-Маршрутизация необходима, чтобы пересылать данные между двумя системами, которые не подсоединены напрямую к одной физической сети.

     Изначально протокол TCP/IP создавался для того, чтобы обеспечить надежную работу сети, состоящей из мини- компьютеров и находящейся под управлением профессиональных администраторов. Компьютеры в сети TCP/IP рассматриваются как равноправные системы. Это означает, что они могут выступать в качестве серверов для одного приложения и одновременно работать как клиенты для другого. В протоколе TCP/IP не делается различий между ПК и мэйнфреймами. Для TCP/IP все они – хосты, а ко всем хостам предъявляются одинаковые требования по конфигурации.

      TCP/IP тоже совершенствуется по мере развития ПК и программного базовых приложений, поэтому является более сложной сетевой средой, чем традиционные локальные сети ПК. Основными элементами сети TCP/IP являются базовые службы удаленного доступа к серверу, передачи файлов и электронной почты.

       Почему сети TCP/IP не доминируют на рынке ПК?

Прежде всего потому, что данный протокол создавался  не для ПК и ориентирован не на рынок ПК. Он создан для того, чтобы работать на различных аппаратных платформах в среде разнообразных операционных  систем.

      Основные достоинства TCP/IP:

-           Cемейство протоколов основано на открытых стандартах, свободно доступных и разработанных независимо от конкретного оборудования или операционной системы. Благодаря этому TCP/IP является наиболее     распространенным средством объединения разнородного оборудования и             программного обеспечения.

-           Протоколы TCP/IP не зависят от конкретного сетевого оборудования физического уровня. Это позволяет использовать TCP/IP в физических сетях самого различного типа: Ethernet, Token-ring, X.25, т.е. практически в любой среде передачи данных.

-           Протоколы этого семейства имеют гибкую схему адресации, позволяющую любому устройству однозначно адресовать другое устройство сети. Одна и та же система адресации может использоваться как в локальных, так и в территориально распределенных сетях, включая Internet.

-           В семейство TCP/IP входят стандартизированные протоколы высокого уровня для поддержки прикладных сетевых услуг, таких как передача файлов, удаленный терминальный доступ, обмен сообщениями электронной почты и т.д.

1.    Ю.А.Кулаков, Г.М.Луцкий ”Компьютерные сети” М. – К. “Юниор”,1998. – 384с.

2.   А.И.Гусева “Технология межсетевых взаимодействий” М. “Диалог – МИФИ” 1997г., - 272с.

3.   К. Хант “ПК в сетях TCP/IP”

4.   «UNIX» - руководство системного администратора 1995г., Санкт – Петербург

5.   “ Журнал сетевых решений “ 1995г., ноябрь, том1.номер4.

6.   С. Дунаев “UNIX” ,”Диалог – МИФИ” Москва – 1997г.

7.   М. Шварц “ Проектирование и моделирование “ 1 – 2 том                “Диалог – МИФИ'' Москва

8.   Галатенко В.А. Информационная безопасность. –М.: Финансы и статистика, 1997. –158 с.

9.   Барсуков В. С., Дворянкин С. В., Шеремет И. А. Безопасность связи в каналах телекоммуникаций. –М.: Россия, 1996. –124 с.

10.        Мафтик С.М. Механизмы защиты в сетях ЭВМ. - М.: Мир, 1993. – 256 с.