Выявление уязвимостей компьютерных сетей

Выявление уязвимостей компьютерных сетей

Системы обнаружения атак

Существует три этапа осуществления атаки. Первый, подготовительный, этап заключается в поиске предпосылок для осуществления той или иной атаки. На этом этапе ищутся уязвимости, использование которых приводит к реализации атаки, т.е. ко второму этапу. На третьем этапе завершается атака, "заметаются" следы и т.д. При этом первый и третий этапы сами по себе могут являться атаками. Например, поиск нарушителем уязвимостей при помощи сканеров безопасности, например, SATAN считается атакой.

Существующие механизмы защиты, реализованные в межсетевых экранах, серверах аутентификации, системах разграничения доступа и т.д. работают только на втором этапе. Т.е. по существу они являются средствами блокирующими, а не упреждающими атаки. В абсолютном большинстве случаев они защищают от атак, которые уже находятся в процессе осуществления. И даже если они смогли предотвратить ту или иную атаку, то намного более эффективным было бы упреждение атак, т.е. устранение самих предпосылок реализации вторжений. Комплексная система обеспечения информационной безопасности должна работать на всех трех этапах осуществления атаки. И обеспечение адекватной защиты на третьем, завершающем, этапе не менее важно, чем на первых двух. Ведь только в этом случае можно реально оценить ущерб от "успешной" атаки, а также разработать меры по устранению дальнейших попыток реализовать аналогичную атаку.

Обнаруживать, блокировать и предотвращать атаки можно несколькими путями. Первый, и самый распространенный, способ - это обнаружение уже реализуемых атак. Этот способ применяется в "классических" системах обнаружения атак (например, RealSecure компании Internet Security Systems), межсетевых экранах и т.п. Однако, "недостаток" средств данного класса в том, что атаки могут быть реализованы повторно. Второй путь - предотвратить атаки еще до их реализации. Осуществляется это путем поиска уязвимостей, которые могут быть использованы для реализации атаки. И, наконец, третий путь - обнаружение уже совершенных атак и предотвращение их повторного осуществления. Таким образом, системы обнаружения атак могут быть классифицированы по этапам осуществления атаки (рис.1.):

• Системы, функционирующие на первом этапе осуществления атак и позволяющие обнаружить уязвимости информационной системы, используемые нарушителем для реализации атаки. Иначе средства этой категории называются системами анализа защищенности (security assessment systems) или сканерами безопасности (security scanners). Обычно системы анализа защищенности не принято относить к классу средств обнаружения атак, однако, если следовать описанным выше этапам осуществления атаки, то такое отнесение вполне логично.
• Системы, функционирующие на втором этапе осуществления атаки и позволяющие обнаружить атаки в процессе их реализации, т.е. в режиме реального (или близкого к реальному) времени. Именно эти средства и принято считать системами обнаружения атак в классическом понимании. Помимо этого можно выделить такой класс средств обнаружения атак как обманные системы.
• Системы, функционирующие на третьем этапе осуществления атаки и позволяющие обнаружить уже совершенные атаки. Эти системы делятся на два класса - системы контроля целостности, обнаруживающие изменения контролируемых ресурсов, и системы анализа журналов регистрации.

Рисунок 1. Классификация систем обнаружения атак по этапу осуществления атаки

Помимо этого, существует еще одна распространенная классификация систем обнаружения нарушения политики безопасности - по принципу реализации: host-based, т.е. обнаруживающие атаки, направленные на конкретный узел сети, и network-based, направленные на всю сеть или сегмент сети. Обычно на этом дальнейшая классификация останавливается. Однако системы класса host-based можно разделить еще на три подуровня:

• Application IDS (Intrusion Detection System), обнаруживающие атаки на конкретные приложения;
• OS IDS, обнаруживающие атаки на операционные системы;
• DBMS IDS, обнаруживающие атаки на системы управления базами данных.

Выделение обнаружения атак на системы управления базами данных (СУБД) в отдельную категорию связано с тем, что современные СУБД уже вышли из разряда обычных приложений и по многим своим характеристикам, в т.ч. и по сложности, приближаются к операционным системам. Таким образом, классификация систем обнаружения атак по уровню реализации выглядит следующим образом (рис.2):

Можно заметить, что это деление соответствует уровням информационной системы предприятия.

Рисунок 2. Классификация систем обнаружения атак по принципу реализации

Обманные системы

Обычно, когда речь заходит об обмане в области информационной безопасности, то здесь используются методы, которые применяют злоумышленники, т.е. лазейки для обхода используемых средств защиты, будь то кража паролей и работа от имени авторизованного пользователя или несанкционированное использование модемов. Обман может сослужить хорошую службу не только для злоумышленников, но и для защиты корпоративных ресурсов. Существует множество различных вариантов использования обмана в благих целях:

1. Сокрытие
2. Камуфляж
3. Дезинформация

В той или иной мере эти механизмы используются в практике работ отделов безопасности. Однако, как правило, эти механизмы используются не для информационной, а для иных областей обеспечения безопасности (физическая, экономическая и т.д.).

В области информационной безопасности наибольшее распространение получил первый метод - сокрытие. Ярким примером использования этого метода в целях обеспечения информационной безопасности можно назвать сокрытие сетевой топологии при помощи межсетевого экрана. Примером камуфляжа является следующий пример: каждая операционная система обладает присущим только ей представлением механизма идентификации пользователя, отличающимся цветом и типом шрифта, которым выдается приглашение, текстом приглашения и местом его расположения. И, наконец, в качестве примера дезинформации можно назвать использование заголовков (banner), которые бы давали понять злоумышленнику, что атакуемая им система якобы уязвима.

Работа систем 2 и 3 их реализующих заключается в том, что эти системы эмулируют те или иные известные уязвимости, которых в реальности не существует.

Использование средств (deception systems), реализующих камуфляж и дезинформацию, приводит к следующему:

1. Увеличение числа выполняемых нарушителем операций и действий. Так как заранее определить является ли обнаруженная нарушителем уязвимость истинной или нет, злоумышленнику приходится выполнять много дополнительных действий, чтобы выяснить это. И даже дополнительные действия не всегда помогают в этом. Например, попытка запустить программу подбора паролей (например, Crack для Unix или L0phtCrack(LC) для Windows) на сфальсифицированный и несуществующий в реальности файл, приведет к бесполезной трате времени без какого-либо видимого результата. Нападающий будет думать, что он не смог подобрать пароли, в то время как на самом деле программа "взлома" была просто обманута.

2. Получение возможности отследить нападающих. За тот период времени, когда нападающие пытаются проверить все обнаруженные уязвимости, в т.ч. и фиктивные, администраторы безопасности могут проследить весь путь до нарушителя или нарушителей и предпринять соответствующие меры.

Например, в информационной системе используются от 5 до 10 зарезервированных портов (с номерами от 1 до 1024). К ним можно отнести порты, отвечающие за функционирование сервисов HTTP, FTP, SMTP, NNTP, NetBIOS, Echo, Telnet и т.д. Если обманные системы (например, RealSecure компании ISS) эмулируют использование еще 100 и более портов, то работа нападающего резко увеличивается и злоумышленник обнаружит не 5-10, а 100 открытых портов. При этом мало обнаружить открытый порт, надо еще попытаться использовать уязвимости, связанные с этим портом. И даже если нападающий автоматизирует эту работу путем использования соответствующих программных средств (Nmap, SATAN и т.д.), то число выполняемых им операций все равно существенно увеличивается, что приводит к быстрому снижению производительности его работы.

Этапы сканирования

Практически любой сканер проводит анализ защищенности в несколько этапов:

1. Сбор информации о сети. На данном этапе идентифицируются все активные устройства в сети и определяются запущенные на них сервисы и демоны. В случае использования систем анализа защищенности на уровне операционной системы данный этап пропускается, поскольку на каждом анализируемом узле установлены соответствующие агенты системного сканера.
2. Обнаружение потенциальных уязвимостей. Сканер использует описанную выше базу данных для сравнения собранных данных с известными уязвимостями при помощи проверки заголовков или активных зондирующих проверок. В некоторых системах все уязвимости ранжируются по степени риска. Например, в Internet Scanner уязвимости делятся на три степени риска: высокая (High), средняя (Medium) и низкая (Low).
3. Подтверждение выбранных уязвимостей. Сканер использует специальные методы и моделирует (имитирует) определенные атаки для подтверждения факта наличия уязвимостей на выбранных узлах сети.
4. Генерация отчетов.
5. Автоматическое устранение уязвимостей. Этот этап очень редко реализуется в сетевых сканерах, но широко применяется в системных сканерах (например, System Scanner). При этом данная возможность может реализовываться по-разному. Например, в System Scanner создается специальный сценарий (fix script), который администратор может запустить для устранения уязвимости. Одновременно с созданием этого сценария, создается и второй сценарий, отменяющий произведенные изменения. Это необходимо в том случае, если после устранения проблемы, нормальное функционирование узла быдет нарушено.

В любом случае у администратора, осуществляющего поиск уязвимостей, есть несколько вариантов использования системы анализа защищенности:

· Запуск сканирования только с проверками на потенциальные уязвимости (этапы 1,2 и 4). Это дает предварительное ознакомление с системами в сети. Этот метод является гораздо менее разрушительным по сравнению с другими и также является самым быстрым.

· Запуск сканирования с проверками на потенциальные и подтвержденные уязвимости. Этот метод может вызвать нарушение работы узлов сети во время реализации проверок типа "exploit check".

• Запуск сканирования с пользовательскими правилами для нахождения конкретной проблемы.
• Комбинации вышеперечисленного.

Подсистема генерации отчетов - немаловажный элемент системы анализа защищенности. Без нее трудно составить мнение о том, каков уровень защищенности сегментов корпоративной сети. На основе созданных отчетов администратор безопасности строит всю свою дальнейшую деятельность - изменяет политику безопасности, устраняет обнаруженные уязвимости, реконфигурирует средства защиты, готовит отчеты руководству и т.д. При этом хорошая подсистема генерации отчетов должна обладать следующими свойствами:

• Наличие в отчетах, как текстовой информации, так и графических данных.
• Наличие в отчетах информации об обнаруженной уязвимости, вариантах ложного обнаружения, наличие рекомендаций по устранению обнаруженных проблем, ссылках на сервера производителей, дополнительной информации. Во многих случаях отчеты также содержат ссылки на FTP- или Web-сервера, содержащие patch'и и hotfix'ы, устраняющие обнаруженные уязвимости.
• Возможность выборки из всей собранной информации только нужных данных по заданным критериям (интервал времени, название уязвимости, степень риска, операционная система, тип уязвимости и т.д.).
• Возможность сортировки данных в создаваемых отчетах по различным параметрам (по имени, по дате, по степени риска и т.д.).
• Возможность создания отчетов для различных категорий специалистов. Как минимум можно выделить три таких категории: руководство компании, руководство среднего звена и технические специалисты. В отчетах первой категории не содержится никакой технической информации об обнаруженных уязвимостях или атаках. Они содержат описание общего состояния защищенности корпоративной сети. Отчеты второй категории могут содержать более подробную техническую информацию, например, описание обнаруженных уязвимостей или атак, но без указания мер по их устранению. К данной категории также относятся так называемые сравнительные отчеты (trend analysis), которые показывают тенденции в изменении уровня защищенности заданных узлов корпоративной сети. К последней категории отчетов можно отнести технические отчеты, содержащие не только подробное описание каждой из обнаруженных проблем, но и рекомендации по их устранению, а также ссылки на дополнительные источники информации. Такие категории отчетов приняты, например, в Internet Scanner и Cisco Secure Scanner.
• Поддержка различных форматов создаваемых отчетов.

Особенности применения

Если сканер не находит уязвимостей на тестируемом узле это не значит, что их нет. Просто это зависит не только от сканера, но и от его окружения. Например, для ОС Windows характерен такой случай: сканер пытается дистанционно проанализировать системный реестр, однако в случае запрета на анализируемом узле удаленного доступа к реестру, сканер никаких уязвимостей не обнаружит. Различные реализации одного итого же сервиса по-разному реагируют на системы анализа защищенности. Очень часто на практике можно увидеть, что сканер показывает уязвимости, которых на анализируемом узле нет. Это относится к сетевым сканерам, которые проводят дистанционный анализ узлов сети. Удаленно определить, существует ли в действительности уязвимость или нет, практически невозможно. В этом случае можно порекомендовать использовать систему анализа защищенности на уровне операционной системы, агенты которой устанавливаются на каждый контролируемый узел и проводят все проверки локально.

Для решения этой проблемы некоторые компании-производители пошли по пути предоставления своим пользователям нескольких систем анализа защищенности, работающих на всех указанных выше уровнях, - сетевом, системном и уровне приложений. Совокупность этих систем позволяет с высокой степенью эффективности обнаружить практически все известные уязвимости. Например, компания Internet Security Systems предлагает семейство SAFEsuite, состоящее из четырех сканеров: Internet Scanner, System Scanner, Security Manager и Database Scanner.

Компания Cisco, предлагающая только систему анализа защищенности на уровне сети пошла другим путем для устранения проблемы ложного срабатывания. Она делит все уязвимости на два класса:

• Потенциальные - вытекающие из проверок заголовков и т.н. активных "подталкиваний" (nudge) анализируемого сервиса или узла. Потенциальная уязвимость возможно существует в системе, но активные зондирующие проверки не подтверждают этого.
• Подтвержденные - выявленные и существующие на анализируемом хосте.

Проверки на потенциальную уязвимость проводятся через коллекцию заголовков и использование "несильных подталкиваний". "Подталкивание" используется для сервисов, не возвращающих заголовки, но реагирующих на простые команды, например, посылка команды HEAD для получения версии HTTP-сервера.

В некоторых случаях имеются уязвимости, с трудом обнаруживаемые или совсем не обнаруживаемые через сеть. Например, проверка "слабости" паролей, используемых пользователями и другими учетными записями. В случае использования сетевого сканера вам потребуется затратить очень много времени на удаленную проверку каждой учетной записи. В то же время, аналогичная проверка, осуществляемая на локальном узле, проводится на несколько порядков быстрее. Другим примером может служить проверка файловой системы сканируемого узла. Во многих случаях ее нельзя осуществить дистанционно.

Достоинства сканирования на уровне ОС кроются в прямом доступе к низкоуровневым возможностям ОС хоста, конкретным сервисам и деталям конфигурации. Тогда как сканер сетевого уровня имитирует ситуацию, которую мог бы иметь внешний злоумышленник, сканер системного уровня может рассматривать систему со стороны пользователя, уже имеющего доступ к анализируемой системе и имеющего в ней учетную запись. Это является наиболее важным отличием, поскольку сетевой сканер по определению не может предоставить эффективного анализа возможных рисков деятельности пользователя.

Многие сканеры используют более чем один метод проверки одной и той же уязвимости или класса уязвимостей. Однако в случае большого числа проверок использование нескольких методов поиска одной уязвимости привносит свои проблемы. Связано это со скоростью проведения сканирования.

Не все проверки, разработанные в лабораторных условиях, функционируют так, как должны. Даже, несмотря на то, что эти проверки тестируются, прежде чем будут внесены в окончательную версию сканера. На это могут влиять некоторые факторы:

• Особенности конфигурации пользовательской системы.
• Способ, которым был скомпилирован анализируемый демон или сервис.
• Ошибки удаленной системы.

В таких случаях автоматическая проверка может пропустить уязвимость, которая легко обнаруживается вручную и которая может быть широко распространена во многих системах. Проверка заголовка в совокупности с активным зондированием в таком случае может помочь определить подозрительную ситуацию, сервис или узел. И хотя уязвимость не обнаружена, это не значит, что ее не существует.

Анализ сетевого трафика

Анализ сетевого трафика проводится для обнаружения атак, предпринятых злоумышленниками, находящимися как в сети организации, так и в Интернете.

Защита маршрутизатора

Мероприятия по защите маршрутизатора проводятся с целью предотвращения атак, направленных на нарушение схемы маршрутизации датаграмм или на захват маршрутизатора злоумышленником.

Защита хоста

Мероприятия по защите хоста проводятся для предотвращения атак, цель которых — перехват данных, отказ в обслуживании, или проникновение злоумышленника в операционную систему.

Превентивное сканирование

Администратор сети должен знать и использовать методы и инструменты злоумышленника и проводить превентивное сканирование сети организации для обнаружения слабых мест в безопасности до того, как это сделает злоумышленник. Для этой цели имеется также специальное программное обеспечение — сканеры безопасности.

Выявление уязвимостей компьютерных сетей

Системы обнаружения атак

Существует три этапа осуществления атаки. Первый, подготовительный, этап заключается в поиске предпосылок для осуществления той или иной атаки. На этом этапе ищутся уязвимости, использование которых приводит к реализации атаки, т.е. ко второму этапу. На третьем этапе завершается атака, "заметаются" следы и т.д. При этом первый и третий этапы сами по себе могут являться атаками. Например, поиск нарушителем уязвимостей при помощи сканеров безопасности, например, SATAN считается атакой.

Существующие механизмы защиты, реализованные в межсетевых экранах, серверах аутентификации, системах разграничения доступа и т.д. работают только на втором этапе. Т.е. по существу они являются средствами блокирующими, а не упреждающими атаки. В абсолютном большинстве случаев они защищают от атак, которые уже находятся в процессе осуществления. И даже если они смогли предотвратить ту или иную атаку, то намного более эффективным было бы упреждение атак, т.е. устранение самих предпосылок реализации вторжений. Комплексная система обеспечения информационной безопасности должна работать на всех трех этапах осуществления атаки. И обеспечение адекватной защиты на третьем, завершающем, этапе не менее важно, чем на первых двух. Ведь только в этом случае можно реально оценить ущерб от "успешной" атаки, а также разработать меры по устранению дальнейших попыток реализовать аналогичную атаку.

Обнаруживать, блокировать и предотвращать атаки можно несколькими путями. Первый, и самый распространенный, способ - это обнаружение уже реализуемых атак. Этот способ применяется в "классических" системах обнаружения атак (например, RealSecure компании Internet Security Systems), межсетевых экранах и т.п. Однако, "недостаток" средств данного класса в том, что атаки могут быть реализованы повторно. Второй путь - предотвратить атаки еще до их реализации. Осуществляется это путем поиска уязвимостей, которые могут быть использованы для реализации атаки. И, наконец, третий путь - обнаружение уже совершенных атак и предотвращение их повторного осуществления. Таким образом, системы обнаружения атак могут быть классифицированы по этапам осуществления атаки (рис.1.):

• Системы, функционирующие на первом этапе осуществления атак и позволяющие обнаружить уязвимости информационной системы, используемые нарушителем для реализации атаки. Иначе средства этой категории называются системами анализа защищенности (security assessment systems) или сканерами безопасности (security scanners). Обычно системы анализа защищенности не принято относить к классу средств обнаружения атак, однако, если следовать описанным выше этапам осуществления атаки, то такое отнесение вполне логично.
• Системы, функционирующие на втором этапе осуществления атаки и позволяющие обнаружить атаки в процессе их реализации, т.е. в режиме реального (или близкого к реальному) времени. Именно эти средства и принято считать системами обнаружения атак в классическом понимании. Помимо этого можно выделить такой класс средств обнаружения атак как обманные системы.
• Системы, функционирующие на третьем этапе осуществления атаки и позволяющие обнаружить уже совершенные атаки. Эти системы делятся на два класса - системы контроля целостности, обнаруживающие изменения контролируемых ресурсов, и системы анализа журналов регистрации.

Рисунок 1. Классификация систем обнаружения атак по этапу осуществления атаки

Помимо этого, существует еще одна распространенная классификация систем обнаружения нарушения политики безопасности - по принципу реализации: host-based, т.е. обнаруживающие атаки, направленные на конкретный узел сети, и network-based, направленные на всю сеть или сегмент сети. Обычно на этом дальнейшая классификация останавливается. Однако системы класса host-based можно разделить еще на три подуровня:

• Application IDS (Intrusion Detection System), обнаруживающие атаки на конкретные приложения;
• OS IDS, обнаруживающие атаки на операционные системы;
• DBMS IDS, обнаруживающие атаки на системы управления базами данных.

Выделение обнаружения атак на системы управления базами данных (СУБД) в отдельную категорию связано с тем, что современные СУБД уже вышли из разряда обычных приложений и по многим своим характеристикам, в т.ч. и по сложности, приближаются к операционным системам. Таким образом, классификация систем обнаружения атак по уровню реализации выглядит следующим образом (рис.2):

Можно заметить, что это деление соответствует уровням информационной системы предприятия.

Рисунок 2. Классификация систем обнаружения атак по принципу реализации