12.1. Принципы построения защищенных вычислительных сетей

• предыдущих темах были рассмотрены основные угрозы информационной безопасности в распределенных вычислительных сетях и причины, следствием которых они являются.

• данной теме рассмотрим принципы построения защищенных вычислительных сетей. Принципы построения защищенных вычислительных сетей по своей сути являются правилами построения защищенных систем, учитывающие, в том числе, действия субъектов вычислительной сети, направленные на обеспечение информационной безопасности.

Напомним, что одним из базовых принципов обеспечения информационной безопасности для любых объектов информационных отношений является борьба не с угрозами, являющимися следствием недостатков системы, а с причинами возможного успеха нарушений информационной безопасности.

Перечислим установленные ранее причины успеха удаленных угроз информационной безопасности:

0. Отсутствие выделенного канала связи между объектами вычислительной сети.

1. Недостаточная идентификация объектов и субъектов сети.

2. Взаимодействие объектов без установления виртуального канала.

3. Отсутствие контроля за виртуальными каналами связи между объектами сети.

4. Отсутствие в распределенных вычислительных сетях возможности контроля за маршрутом сообщений.

5. Отсутствие в распределенных вычислительных сетях полной информации о ее объектах.

6. Отсутствие в распределенных вычислительных сетях криптозащиты сообщений.

Для устранения первой причины ("отсутствие выделенного канала...") идеальным случаем было бы установление выделенных каналов связи между всеми объектами сети. Однако это практически невозможно и нерационально, в первую очередь, из-за высокой стоимости такой топологии вычислительной сети.

Существуют два возможных способа организации топологии распределенной вычислительной сети с выделенными каналами. В первом случае каждый объект связывается физическими линиями связи со всеми объектами системы. Во втором случае в системе может использоваться сетевой концентратор, через который осуществляется связь между объектами (топология "звезда").

Преимущества сети с выделенным каналом связи между объектами заключаются:

• в передаче сообщений напрямую между источником и приемником, минуя остальные объекты системы;

• в возможности идентифицировать объекты распределенной системы на канальном уровне по их адресам без использования специальных криптоалгоритмов шифрования трафика;

• в отсутствии неопределенности информации о ее объектах, поскольку каждый объект в такой системе изначально однозначно идентифицируется и обладает полной информацией о других объектах системы.

Недостатки сети с выделенными каналами:

• сложность реализации и высокие затраты на создание;

• ограниченное число объектов системы (зависит от числа входов у концентратора). Альтернативой сетям с выделенным каналом являются сети с широковещательной передачей

данных, надежная идентификация объектов в которых может обеспечиваться использованием специальных криптокарт, осуществляющих шифрование на канальном уровне.

63

Отметим, что создание распределенных систем только с использованием широковещательной среды передачи или только с выделенными каналами неэффективно, поэтому представляется правильным при построении распределенных вычислительных сетей с разветвленной топологией и большим числом объектов использовать комбинированные варианты соединений объектов. Для обеспечения связи между объектами большой степени значимости можно использовать выделенный канал. Связь менее значимых объектов системы может осуществляться с использованием комбинации "общая шина" – выделенный канал.

Безопасная физическая топология сети ( выделенный канал) является необходимым, но не достаточным условием устранения причин угроз информационной безопасности, поэтому необходимы дополнительные меры по повышению защищенности объектов вычислительных сетей. Дальнейшее повышение защищенности вычислительных сетей связано с использованием виртуальных каналов, обеспечивающих дополнительную идентификацию и аутентификацию объектов вычислительной сети.

Для повышения защищенности вычислительных сетей при установлении виртуального соединения необходимо использовать криптоалгоритмы с открытым ключом (рассмотрим далее). Одной из разновидностей шифрования с открытым ключом является цифровая подпись сообщений, надежно идентифицирующая объект распределенной вычислительной сети и виртуальный канал.

Отсутствие контроля за маршрутом сообщения в сети является одной из причин успеха удаленных угроз. Рассмотрим один из вариантов устранения этой причины.

Все сообщения, передаваемые в распределенных сетях, проходят по цепочке маршрутизаторов, задачей которых является анализ адреса назначения, выбор оптимального маршрута и передача по этому маршруту пакета или на другой маршрутизатор или непосредственно абоненту, если он напрямую подключен к данному узлу . Информация о маршруте передачи сообщения может быть использована для идентификации источника этого сообщения с точностью до подсети, т. е. от первого маршрутизатора.

Задачу проверки подлинности адреса сообщения можно частично решить на уровне маршрутизатора. Сравнивая адреса отправителя, указанные в сообщении с адресом подсети, из которой получено сообщение, маршрутизатор выявляет те сообщения, у которых эти параметры не совпадают, и соответственно, отфильтровывает такие сообщения.

Контроль за виртуальным соединением можно рассматривать как принцип построения защищенных систем, поскольку в этом случае определяются те правила, исходя из которых система могла бы либо поставить запрос в очередь, либо нет. Для предотвращения такой атаки как "отказ в обслуживании", вызванной " лавиной" направленных запросов на атакуемый узел целесообразно ввести ограничения на постановку в очередь запросов от одного объекта. Очевидно, что данная мера имеет смысл в тех случаях, когда надежно решена проблема идентификации объекта – отправителя запроса. В противном случае злоумышленник может отправлять запросы от чужого имени.

Для повышения защищенности распределенных вычислительных сетей целесообразно проектировать их с полностью определенной информацией о ее объектах, что позволит устранить шестую из указанных причин успешной реализации удаленных угроз.

Однако в вычислительных сетях с неопределенным и достаточно большим числом объектов (например, Интернет) спроектировать систему с отсутствием неопределенности практически невозможно, а отказаться от алгоритмов удаленного поиска не представляется возможным.

Из существующих двух типов алгоритмов удаленного поиска (с использованием информационно-поискового сервера и с использованием широковещательных запросов) более безопасным является алгоритм удаленного поиска с использованием информационно-поискового сервера. Однако для большей безопасности связь объекта, формирующего запрос с сервером, необходимо осуществлять с подключением по виртуальному каналу. Кроме этого, объекты, подключенные к данному серверу, и сам сервер должны содержать заранее определенную статическую ключевую информацию, используемую при создании виртуального канала (например, закрытый криптографический ключ).

64