49684 (588669), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 5 - Формат заголовка ESP

Спецификация IPSec допускает работу протокола ESP без использования функций AH. В протоколе ESP можно использовать фиктивное шифрование, что эквивалентно применению протокола AH без аутентификации IP-заголовка. Это позволяет включать в работу механизм NAT, поскольку в этом случае адреса в заголовках можно модифицировать.

Протоколы ESP и AH зарегистрированы организацией IANA (Internet Address Naming Authority) и занесены в реестр протоколов под порядковыми номерами 50 и 51 соответственно. Если на пограничных маршрутизаторах уже реализованы какие-либо базовые правила фильтрации пакетов, то необходимо добавить эти два протокола к списку разрешенных протоколов. Поскольку поле "тип протокола" заголовка IP-пакета теперь будет соответствовать конверту IPSec, то первоначальный тип транспортного протокола помещается в следующее поле "тип протокола" внутри заголовка IPSec (см. рис. 3).

Рисунок 6 -Инкапсуляция протоколов

Протокол IPSec можно использовать как в транспортном, так и в туннельном режиме. В первом случае заголовок IPSec размещается между сетевым (IP) и транспортным (TCP или UDP) заголовками обычного IP-пакета. Транспортный режим разработан для применения на оконечных системах. Работа в этом режиме отражается на всех входящих в группу системах и в большинстве случаев требуется перепрограммирование приложений.

Туннельный режим IPSec применяется на шлюзах. При работе в этом режиме обычные IP-пакеты помещаются в конверт IPSec, а тот, в свою очередь помещается в другой IP-пакет. Этот режим позволяет быстро развернуть туннельные IPSec-устройства по периметру сети. Обеспечение безопасности трафика между сконфигурированными таким образом сетями - дело весьма простое, не требующее разработки новых приложений или специальных пользовательских программных средств. ПО, обеспечивающее туннельный режим, может размещаться на шлюзе или оконечных системах.

На оконечных системах туннельный режим наиболее часто применяется для поддержки удаленных и мобильных пользователей. И хотя большая часть данных конечных пользователей пересылается шлюзами через туннели, транспортный режим используется на шлюзах для защиты внутренних связей между одноранговыми шлюзами. Это может стать прекрасным способом защиты удаленного управления маршрутизаторами, коммутаторами ATM, межсетевыми экранами и другими ключевыми компонентами инфраструктуры сети.

Соединение по протоколу IPSec устанавливается однонаправленным соглашением по безопасности SA (Security Association), поэтому на каждое соединение требуется по два SA-соглашения. Каждое из них определяет различные параметры IPSec-соединения, такие как алгоритмы шифрования и аутентификации, которые будут использованы при обмене информацией между системами, сеансные ключи шифрования и т. д., управляющие их работой.

Протокол Windows IP Security строится на основе модели IETF при совместном использовании криптографии с открытым и секретным ключами и путем автоматического управления ключами для обеспечения максимальной секретности и высокой пропускной способности. Этим достигается сочетание аутентификации, целостности, защиты от несанкционированного воспроизведения информации и (дополнительно) конфиденциальности, для обеспечения безопасной передачи информации. Поскольку протокол Windows IP Security находится ниже сетевого уровня, он прозрачен для пользователей и существующих приложений, а организации автоматически получают высокие уровни безопасности сети.

5.1.1 Полная поддержка промышленных стандартов

Windows 2000 дает возможность полностью использовать стандартные криптографические алгоритмы и методы аутентификации. Они включают следующие:

• Метод Диффи-Хеллмана (Diffie-Hellman) для соглашения о совместно используемом ключе.

• Код аутентификации хеш-сообщения (HMAC) и его разновидности для обеспечения целостности и защиты от несанкционированного воспроизведения.

• Стандарт шифрования данных Цепочка цифровых блоков для обеспечения конфиденциальности.

Метод Диффи-Хеллмана (Diffie-Hellman, DH)

Метод Диффи-Хеллмана (Diffie-Hellman, DH), названный так по именам своих изобретателей Whitfield Diffie и Martin Hellman, представляет собой алгоритм криптографии с открытым ключом, который позволяет двум обменивающимся сообщениями сторонам договариваться о совместно используемом ключе. Метод Диффи-Хеллмана начинается с обмена общедоступной информацией между двумя объектами. Затем каждый объект объединяет общедоступную информацию, полученную от другого объекта, со своей собственной секретной информацией для получения совместно используемого секретного значения.

Код аутентификации хеш-сообщения (HMAC)

HMAC представляет собой алгоритм с секретным ключом, обеспечивающий целостность и возможность аутентификации. Аутентификация, использующая случайные вводимые с клавиатуры данные, приводит к созданию цифровой сигнатуры пакета, правильность которой может быть подтверждена на принимающей стороне. Если при передаче сообщение было изменено, то значение хеш-функции изменится и IP-пакет будет отвергнут.

HMAC-MD5

Дайджест-функция сообщения 95 (Message Digest function 95 – MD5) представляет собой хеш-функцию, формирующую 128-битовое значение.

HMAC-SHA

Алгоритм хеш-безопасности (Secure Hash Algorithm – SHA) представляет собой хеш-функцию, формирующую 160-битовое значение. Хотя алгоритм HMAC-SHA несколько медленнее, чем HMAC-MD5, он обеспечивает большую безопасность.

DES-CBC

Стандарт шифрования данных (Data Encryption Standard – DES) – Цепочка цифровых блоков (CBC) представляет алгоритм секретного ключа, служащий для обеспечения конфиденциальности. Для шифрования данных используется случайное число и секретный ключ. Алгоритм шифрования DES с явно заданным вектором инициализации (Initialization Vector - IV) применяют в протоколе ESP по умолчанию. Он необходим для обеспечения IPSec-совместимости. В качестве альтернативы DES определены следующие алгоритмы: Triple DES, CAST-128, RC5, IDEA, Blowfish и ARCFour.

Многие пользователи считают алгоритм CAST (стандарт RFC 2144) таким же стойким, как алгоритм Triple DES с 128-битовым ключом. Кроме того, он быстрее чем DES. RC5 (стандарт RFC 2040) - алгоритм шифрования потока данных, использующий ключ переменной длины. Стойкость RC5 зависит от длины ключа, которая может достигать 256 бит. Алгоритм IDEA (International Data Encryption Algorithm) рассматривается как "быстрый" эквивалент Triple DES. Еще одним алгоритмом, использующим ключ переменной длины, является Blowfish. Это тоже "крепкий орешек", над которым долгое время будут трудиться злоумышленники. Последний алгоритм, ARCFour, является общедоступной версией алгоритма RC4.

Выбор алгоритма, кроме обязательного DES, целиком зависит от разработчика. Возможность выбора алгоритма шифрования предоставляет ему дополнительное преимущество: злоумышленник должен не только вскрыть шифр, но и определить, какой именно шифр ему надо вскрывать. Вместе с необходимостью подбора ключей, это, скорее всего, оставит ему слабую надежду на своевременную расшифровку ваших данных.

5.1.2 Поддерживаемые стандарты и ссылки

Все протоколы, опубликованные группой IETF, полностью поддерживаются и используются Windows 2000. Они реализуются согласно последним предварительным сообщениям IEFT, предложенным рабочей группой IPSec, которые, дополнительно к предварительным документам ISAKMP/Oakley, включают документы по общей архитектуре и документы, определяющие форматы заголовка и преобразований.

Система безопасности IP Windows 2000 реализует протокол Ассоциации безопасности Интернета и управления ключами (Internet Security Association/Key Management Protocol – ISAKMP), используя протокол определения ключа Oakley, который допускает динамическое повторное использование ключа.

Протоколы безопасности выполняют различные сервисные действия для обеспечения безопасных передач в сети. В Windows 2000 используются следующие протоколы безопасности:

• Протокол Ассоциации безопасности Internet и управления ключами (Internet Security Association / Key Management Protocol)

• Протокол определения ключа Oakley

• Заголовок аутентификации IP

• Протокол инкапсулированной безопасности IP

Протокол ISAKMP/Oakley

Задание алгоритмов IPSec - дело непростое, для этого требуется протокол управления сеансом. Протокол ISAKMP (Internet Security Association Key Management Protocol) является рамочной основой для такого протокола, а протокол Oakley -- это уже конкретная реализация его на этой основе, предназначенная для совместного использования с IPSec.

Протокол Oakley имеет более широкий набор функциональных возможностей, чем необходимо для управления IPSec-сеансами. Реализация ISAKMP/Oakley представляет собой функциональное подмножество, достаточное, чтобы обеспечить безопасный способ сообщения аутентификационных данных для генерации ключей и SA-параметров. Обмен по протоколу ISAKMP/Oakley происходит в двух режимах (фазах): основном и быстром. В соответствии с протоколом Oakley, обмен начинается в основном и продолжается в быстром режиме. В первом режиме устанавливаются соглашения SA для обмена данными по протоколу Oakley, а во втором - по протоколу IPSec.

На один обмен в основном режиме может приходиться несколько обменов в быстром, так как время существования SA-соглашения для протокола Oakley может быть более длительным, чем для протокола IPSec. Благодаря ограниченному сроку существования SA-соглашений комбинирование в сеансе основного и быстрого режимов обеспечивает очень мощный защитный механизм обмена ключами.

Обмен ключами в основном режиме осуществляется по методу Диффи-Хелмана (D-H), который требует интенсивного использования вычислительных ресурсов. Этот метод является механизмом распределения открытых ключей для безопасного обмена секретной информацией без применения какой-либо информации, заранее известной обеим сторонам. Поэтому им активно пользуются для установления безопасных сеансов связи в тех случаях, когда необходима динамическая защита и когда оконечные системы не принадлежат одной и той же системе административного управления. Например, метод D-H можно использовать в электронной коммерции при установлении соединения для передачи транзакций между двумя компаниями.

Хотя этот метод и требует больших вычислительных ресурсов, при его применении возможен компромисс между криптостойкостью алгоритма (при использовании менее длинных открытых ключей) и необходимым объемом вычислений. Обмен ключами в быстром режиме не требует большого объема вычислений, так как здесь используется набор простых математических операций. Существует ограничение допустимого числа быстрых фаз, превышение которого ведет к тому, что ключи, сгенерированные в основной фазе, а затем используемые в быстрых фазах, окажутся под угрозой вскрытия.

В основном режиме оба участника обмена устанавливают SA-соглашения для безопасного общения друг с другом по протоколу Oakley. В быстром режиме SA-соглашения устанавливаются уже "от лица" протокола IPSec или любой другой службы, которой необходимы данные для генерации ключей или согласования параметров.

Протокол ISAKMP/Oakley не был специально разработан для совместного использования с протоколом IPSec, поэтому возникает необходимость в так называемой области интерпретации (Domain Of Interpretation - DOI), которая обеспечила бы совместную работу протоколов IPSec и ISAKMP/Oakley. Чтобы другие протоколы также могли использовать ISAKMP/Oakley, они должны иметь собственные DOI-области. В настоящий момент таких областей для других протоколов не существует, но ситуация может измениться на очередной конференции группы IETF или в том случае, если частный разработчик, например фирма Netscape, решит использовать этот механизм.

В основном режиме между сторонами согласуются методы шифрования, хэширования, аутентификации и так называемая группа D-H (их всего четыре), которая определяет криптографическую стойкость алгоритма открытого распределения ключей. Первая группа D-H характеризуется высокой стойкостью и позволяет использовать стандарт DES, в то время как для второй и третьей групп следует применять Triple DES. Поскольку в основном режиме иногда требуется передавать до шести пакетов, то, например, при использовании космического сегмента с большой временной задержкой, DES лучше применять с более сильной группой D-H. Тогда перед выполнением очередного основного режима, сопряженного с интенсивными вычислениями и обменом пакетами, удастся выполнить больше обменов в быстром режиме.

Когда SA-соглашение для обмена по протоколу Oakley устанавливается в основном режиме, создается цепочка случайных битов, которую используют для генерации ключей. Также определяется продолжительность (по времени или количеству переданных данных) "жизни" SA-соглашения Oakley и данные для генерации ключей до того, как потребуется следующий обмен в основном режиме.

Быстрый режим проще основного, и согласование SA для IPSec осуществляется с помощью трех пакетов. IPSec-ключи создаются посредством простых операций возведения в степень переданных в основном режиме данных. В быстром режиме согласуются также алгоритмы шифрования и сроки существования SA для IPSec-сеансов.

Согласно этим срокам определяется, как скоро, в зависимости от времени или объема переданных данных, потребуется новое согласование в быстром режиме. Есть два разных срока существования SA-соглашения. Основной режим задает его для протокола Oakley, а быстрый - для обмена по протоколу IPSec.

Характеристики

Список файлов ВКР