Почему он так странно называется?

Всё дело в том, что это название пришло в мир сетевых технологий откуда бы вы, думали? Из пожарной безопасности, где фаэрволлом называется стена здания, из негорючих материалов, предназначенная для препятствования распространению огня на соседние части здания или другие строения. Фаэрволл, наряду с коммутаторами и роутерами является активным сетевым устройством и обеспечивает безопасность инфраструктуры.

Он работает на 3 уровне модели OSI и защищает локальную сеть от неавторизованного доступа из внешних недоверенных сетей, таких как например этот ваш Интернет.

В Интернете полно ужасов, там много хакеров, вредоносных файлов и ресурсов, там постоянно кто-то кого-то пытается взломать и происходят всякие кибератаки. Мы же не хотим, чтобы всё это беспрепятственно проникало в нашу сеть? В то же время, мы хотим, чтобы нормальный трафик мог свободно как входить в нашу сеть, так и покидать её.

Тут нам и помогает Firewall. Он блокирует нежелательный трафик (как на вход, так и на выход) и пропускает разрешенный трафик.

Делает он это с помощью специальных правил, которые называются списками контроля доступа или ACL.

В этих правилах определяется какой трафик может входить в сеть и покидать её, а какой — нет. Ну, ОК, а кто определяет, что можно, а что нельзя? Сетевой администратор.

Он настраивает списки контроля доступа для обеспечения прохождения нужного трафика и блокировки нежелательного. Так что, если ты не можешь смотреть ютубчик и сидеть в одноклассниках с рабочего компа — это сисадмин постарался!

Самое простое, что может сделать сисадмин чтобы запретить доступ к ресурсу — это настроить ACL на блокировку IP адреса этого ресурса.А что если у ресурса много IP адресов и они постоянно меняются?

Не беда — фаэрволл может решать что делать с трафиком не только на основе IP, но ещё портов, доменных имён, протоколов, и даже приложений[2].

Рассмотрим простенький пример

Допустим сисадмин не нашёл ответа на свой вопрос в нашей базе знаний wiki.merionet.ru и решил заблочить её на фаэрволле для всего IT отдела, который живет в подсети 10.15.15.0/24.

Для этого он создал примерно такой ACL:

Теперь инженер Фёдор с адресом 10.15.15.5 не может прочитать как настроить BGP на нашем ресурсе. В тоже время для отдела разработки, живущего в подсети 10.15.20.0/24 таких запретов нет, поэтому разработчик Илья спокойно может читать наши статьи дальше.

Ну или такой пример — сисадмин Василий узнал, что бухгалтер Ирина использует приложение TikTok и снимает видео в рабочее время, загружая свои танцы под Cardi B через офисную вай-фай сеть. Вернувшись на рабочее место, Василий настроил блокировку приложения TikTok для всех Wi-Fi сетей в офисе и получил премию.

Нужно сказать, что такое возможно только если фаэрволл Васи поддерживает определение приложений в трафике. Обычно такие фичи есть только у крутых Stateful фаэрволлов следующего поколения — NGFW (Next Generation Firewall)

Воу, воу — что за Stateful?

Есть два типа фаэрволов — Stateful и Stateless.

Stateful фаэрволлы более крутые. Они понимают весь контекст траффика и следят за состоянием соединения.

Если Stateful фаэрволл получает пакет, он также проверяет метаданные этого пакета, такие как порты и IP-адреса, принадлежащие источнику и получателю, длину пакета, информацию уровня 3, флаги и многое другое. Таким образом, Stateful фаэрволл анализирует пакет в потоке и может принимать решения основываясь на множестве параметров.

Stateless фаэрволлы более простые, они исследуют каждый пришедший пакет изолированно и принимают решение на основании того, что сказано ACL. А на содержимое пакета и что было до него им пофиг.

Кстати, мы немного слукавили, когда сказали, что фаэрволл — это устройство. На самом деле, они бывают разными. Это может быть:

• крутая железяка, которая стоит как машина,
• простенький девайс, у которого есть функции фаэрволла, как например — домашний роутер,
• программное обеспечение, которое устанавливается на компьюстер,
• виртуальная машина
• или вообще — облачное приложение.

Программное обеспечение с функциями фаэрволла для компа называется Host-Based firewall. Его задача — защита одного хоста, на которое оно установлено. Например, почти все антивирусы имеют функции хостовых фаэрволлов.

Почти во всех остальных случаях фаэрволл защищает всю сеть. Таким образом, обеспечивается двойной уровень защиты, на уровне сети и на уровне хоста.

Фаэрволл — это важнейший элемент любой сети, к его настройке следует относиться предельно внимательно, в противном случае можно поставить под угрозу безопасность всей инфраструктуры.

Кстати, если ты хочешь реально хочешь научиться общаться с сетевыми железками, освоить настройку сетевых протоколов и построить свою собственную сеть, то не пропусти наш большой курс по сетевым технологиям:

Маршрутизируем и защищаем сеть

Роутер (router) в переводе с английского дословно означает маршрутизатор. Но, как всегда, дословный перевод не всегда отражает реальность. Модели «роутеров для доступа в Интернет», предлагаемые большинством вендоров, по факту представляют собой межсетевой экран, сочетающий и простые функции вроде фильтрации по MAC, и «продвинутые» анализаторы, например, контроль приложений (Application Patrol).

Так что же такое маршрутизатор, межсетевой экран, и где их можно встретить?

Маршрутизатор

В самом названии маршрутизатор заключена расшифровка его предназначения.

В классическом (академическом) представлении маршрутизатор нужен для трансляции пакетов между раздельными IP сетями. Это решает вопрос объединения разрозненных LAN и предотвращения роста широковещательного трафика в одной большой локальной сети разделением её на сегменты. Разумеется, для правильного перенаправления трафика необходимо знать, куда его отправлять, то есть выстраивать маршрут (автор благодарит «Капитана Очевидность» за точную формулировку).

Современные модели маршрутизаторов работают выше 3-го уровня модели OSI. Помимо трансляции IP пакетов из одной сети в другую, эти устройства часто имеют функции управления трафиком, например, возможность закрывать/открывать TCP или UPD порты, выполнять функции Port Address Translation, PAT (иногда называется Destination NAT, DNAT) и так далее. Также для работы некоторых протоколов необходимо, чтобы маршрутизатор умел работать как Application-level gateway, ALG, для обеспечения работы таких протоколов как: PPTP, IPsec, RTSP, SIP, H.323, SMTP, DNS, TFTP.

Маршрутизатором может быть и старый компьютер с настроенной таблицей маршрутов, и специализированное сетевое устройство, которое только и делает, что анализирует простейшие условия вроде списков ACL и перебрасывает пакеты из одной сети в другую.

В частности, маршрутизаторы в виде отдельных устройств применяются, если требуется не только логическое (VLAN) но и физическое разделение на подсети. Например, нужно отделить сеть кампуса, где живут студенты, от университетской сети, где идут исследования.

В современных локальных сетях вместо маршрутизаторов в виде отдельных устройств часто используются коммутаторы L3, позволяющие управлять VLAN, и соответственно, отдельными подсетями.

Пример из практики. Сеть небольшого предприятия, где в качестве ядра сети использовался Cisco Catalyst 3750. Согласно требованиям безопасности, коммутаторы уровня доступа были настроены по принципу: один коммутатор — одна подсеть — один VLAN. Для удешевления проекта выбрали свичи от 3Com. Проще говоря, каждый 3Com был подключен строго в одном VLAN и в одной подсети, а пакеты между подсетями ходили через Catalyst.

С задачей маршрутизацией между VLAN вполне справится L3 коммутатор Zyxel XGS4600-32. Помимо перенаправления пакетов он обладает ещё множеством полезных функций.

Рисунок 1. Коммутатор Zyxel XGS4600-32 L3 с функциями маршрутизатора.

Межсетевой экран

Обычный набор встроенных функций МСЭ (межсетевой экран): антивирус, IDP, патруль приложений — позволяет проверять трафик вплоть до 7 уровня OSI. Помимо этого, есть и другие возможности контроля, отсутствующие в обычных маршрутизаторах.

Разумеется, многие межсетевые экраны обладают стандартным «джентльменским набором» типичного маршрутизатора. Но «сила» МСЭ определяется наличием функций по фильтрации и управлению трафиком, а также усиленном аппаратным обеспечением для реализации этих задач.

Стоит отметить, что набор возможностей фильтрации того или иного устройства МСЭ вовсе не означает: «Чем больше функций смогли «накрутить», тем «лучше» межсетевой экран». Основной ошибкой было бы при покупке делать акцент на длине перечня всевозможных «фишек», без учета конкретного предназначения, конструктивных особенностей, параметров быстродействия и других факторов. Все должно быть строго дозировано и сбалансировано без перекосов в сторону «сверхбезопасности» или «суперэкономии».

И тут администратор сети сталкивается с первой проблемой. Если для SOHO сегмента не так уж сложно сформулировать типичный набор требований, то для корпоративного сегмента это требует дополнительной подготовки. Для лучшего удовлетворения нужд бизнеса существуют различные устройства — каждое под свою нишу. Например, для VPN Gateway набор функций по обеспечению безопасности, разумеется, играет большую роль, но основной задачей является все же создание и поддержание работоспособности VPN каналов. В качестве примера такого устройства можно привести ZyWALL VPN1000

Рисунок 2. Межсетевой экран VPN — ZyWALL VPN1000

А вот для Secure Gateway всевозможные фильтры, «Песочница» и другие виды проверок стоят на первом месте. В качестве примера такого специализированного устройства для повышения уровня защиты можно привести ZyWALL ATP800.

Рисунок 3. Межсетевой экран для обеспечения безопасности — ZyWALL ATP800.

Как видно из рисунков, внешний вид подобных устройств может быть весьма схож, а всё отличие заключается внутри — программном и аппаратном обеспечении. Более подробно об можно прочитать в статье «Для тех, кто выбирает межсетевой экран».

Механизмы защиты межсетевых экранов

Теперь, когда мы обсудили отличия между маршрутизаторами и сетевыми экранами, а также между различными типами межсетевых экранов — самое время поговорить о методах поддержания требуемого уровня безопасности. Какие этапы защиты, через которые проходит трафик, помогают поддерживать сеть в безопасности?

Firewall

Данный сервис перешел «по наследству» от маршрутизаторов. При помощи файрвола отслеживаются и блокируются нежелательные адреса, закрываются порты, анализируются другие признаки пакетов, по которым можно «вычислить» нежелательный трафик. На этом этапе происходит отражения большого числа угроз, таких как попытки соединиться с общедоступными TCP портами, бомбардировка пакетами с целью выведения системы из строя и так далее.

IP Reputation

Это облачное расширение функций обычного файрвола и безусловный шаг вперед. Дело в том, что в обычной ситуации система ничего не знает об источнике или приемнике (в зависимости от типа трафика). Если это явно не прописано в правилах файрвола, например, «Запретить», то трафик будет проходить, пусть даже от самых вредоносных сайтов. Функция IP Reputation позволяет проверить, является ли IP-адрес подозрительным или «засветился» в той или иной базе данных по проверке репутации. Если со стороны базы данных поступили сведения о плохой репутации IP адреса, то появляется возможность для маневра: оставить прохождение трафика без изменений, запретить полностью или разрешить при определенном условии.

Проверка происходит быстро, потому что отправляется только сам IP адрес и короткий запрос, ответ также приходит в крайне лаконичной форме, что не оказывает сильного влияние на объем трафика.

SSL Inspection

Позволяет проверять трафик, зашифрованный по протоколу SSL для того, чтобы остальные профили МСЭ могли раскрывать пакеты и работать с SSL трафиком как с незашифрованным. Когда информационный поток защищен от внешнего доступа при помощи шифрования, то и проверить его не представляется возможным — для этого тоже нужен доступ к его содержанию. Поэтому на этапе проверки трафик расшифровывается, прочитывается системой контроля и повторно шифруется, после чего передается в пункт назначения.

С одной стороны, внешне это напоминает атаку man-in-middle, что выглядит как нарушение системы защиты. С другой стороны, SSL шифрование защищает не только полезную информацию, но и всевозможные нарушения корпоративной безопасности. Поэтому применение SSL Inspection на этапе санкционированной проверки выглядит весьма оправданным.

Intrusion Detection/Prevention Service

Системы обнаружения вторжений Intrusion Detection System, IDS, давно нашли применение в межсетевых экранах. Данная функция предназначена для сетевого мониторинга, анализа и оповещения в случае обнаружения сетевой атаки. Механизм IDS основывается на определённом шаблоне и оповещает при обнаружении подозрительного трафика. К сожалению, IDS сами по себе не в состоянии остановить атаку, они лишь оповещают о ней.

А вот система предотвращения вторжений — Intrusion Prevention Service, IPS, является определенным шагом вперед и, помимо обнаружения нежелательного трафика, способна сама блокировать или отбрасывать нежелательные пакеты. Тем самым предотвращая попытки взлома или просто нежелательные события.

Для обеспечения работы IPS — используются специальные сигнатуры, благодаря которым можно распознавать нежелательный трафик и защищать сеть как от широко известных, так и от неизвестных атак. Помимо предотвращения вторжения и распространение вредоносного кода, IPS позволяет снизить нагрузку на сеть, блокируя опасный или попросту бесполезный трафик. База данных IPS включает информацию о глобальных атаках и вторжениях, собранную на публичных или специализированных закрытых сайтах, что позволяет обнаружить сетевые атаки при минимальном количестве ошибочных срабатываний.

Antimalware

Исторически под этим названием понимают классический антивирус, но в последнее время область применения данного механизма защиты значительно расширена и включает в себя не только защиту от вирусов, но и от другого вредоносного кода, включая фишинговые приложения, небезопасные скрипты и так далее.

В качестве «движка» (engine) в межсетевых шлюзах Zyxel используются локальные сигнатуры от BitDefender и облачные от McAfee.

Sandbox

Традиционно из самых больших проблем сетевой безопасности является постоянное распространение новых вирусов.

Выше уже описывались другие средства защиты: IPS и антивирус (antimalware) для защиты сетей. Однако эти две функции не всегда эффективны против новых модификаций вредоносного кода. Зачастую приходится сталкиваться с мнением о том, что антивирус «на потоке» способен определить только очень простые и широко известные угрозы, в первую очередь полагаясь на записи в антивирусных базах. Для более серьезных случаев требуется поведенческий анализ. Грубо говоря, нужно создать для предполагаемого вредоносного кода комфортные условия и попробовать его запустить.

Как раз «Песочница» (Sandbox) — это и есть виртуализированная, изолированная и безопасная среда, в которой запускаются неизвестные файлы для анализа их поведения.

«Песочница» работает следующим образом:

Когда файл проходит через вирусную программу, она сначала проверяет базу данных защиты от вредоносных программ.

Если файл неизвестен, его копия перенаправляется в Sandbox.

Эта служба проверяет файл и определяет, является ли он нормальным, подозрительным или опасным.

По результатам проверки «Песочница», размещенная в облаке, получит новую информацию об этом новом элементе и сохранить её в своей базе данных для аналогичных случаев. Таким образом, облачная архитектура не только делает его общедоступным, но и позволяет постоянно обновлять в режиме реального времени.

В свою очередь, база данных защиты от вредоносных программ регулярно синхронизируется с «Песочницей», чтобы поддерживать ее в актуальном состоянии и блокировать новые вредоносные вирусы в режиме реального времени.

E-mail security

Данная служба включает в себя антиспам и проверку на фишинговые вложения.

В качестве инструментов в настройках «Anti-Spam» доступно:

• «белый список» — «White List», чтобы определять и пропускать полезную почту от доваренных отправителей.
• «черный список» — «Black List» для выявления и обработки спама;
• также возможна проверка электронной почты на наличие в «черных списках» DNS (DNSBL),

Примечание. DNSBL — это базы данных, где указываются домены и IP адреса подозрительных серверов. Существует большое число серверов DNSBL которые отслеживают IP адреса почтовых серверов, имеющих репутацию источников спама и заносят их в свои базы данных.

Content Filtering

Говоря про контентную фильтрацию, в данном случае мы будем иметь в виду ZYXEL Content Filtering 2.0, который служит для управления и контроля доступа пользователей к сети.

Механизм наблюдения Zyxel Content Filtering 2.0 изучает особенности поведения пользователей в Интернет. Это позволяет оперативно сканировать принимаемую информацию из глобальной сети.

Проще говоря, данная система повышает уровень безопасности, блокируя доступ к опасным и подозрительным веб-сайтам и предотвращает загрузку с них вредоносного кода. В целях стандартизации и унификации настроек можно применять политики, например, для точно настраиваемой блокировки и фильтрации.

Если говорить об изменениях (собственно, почему «2.0»), то в новой версии Content Filtering были внесены несколько существенных изменений, в частности:

• улучшено представление информации;
• расширен спектр обнаруживаемых угроз;
• добавлена фильтрацию по URL-адресам и доменам HTTPS;
• добавлен безопасный поиск и блокирование по GeoIP.

Переход на Content Filtering 2.0 происходит через загрузку соответствующего микрокода.

Отдельно стоит сказать о пополнении информационной базы. За счет обработки более 17 миллиардов транзакций каждый день, выполняемых 600 миллионами пользователей из 200 стран, пополняется глобальная база данных, и с каждым новым «знанием» повышается степень защиты системы. Стоит также отметить, что >99% контролируемого контента уже содержится в локальном кэше, что позволяет быстрее обрабатывать поступающие запросы.

Таблица 1. Security Service Content Filtering 2.0 — Схема применения.

Application Patrol

Данная служба работает на 7 уровне OSI и проверяет популярные сетевые приложения, включая социальные сети, игры, бизнес-приложения совместно с моделью их поведения.

В Zyxel Application Patrol применяется модуль Deep Packet Inspection (DPI) для контроля использование сети. Данный модуль распознает 19 категорий приложений, что позволяет адаптировать протоколы управления с учетом конкретных приложений и их поведения.

Среди механизмов защиты можно отметить: назначение приоритетов для приложений, контроль полосы пропускания для каждого приложения, блокировка нежелательных приложений. Данные меры не только повышают уровень безопасности, но и улучшают работу сети в целом, например, через запрет нецелевого использования полосы пропускания.

Основой для идентификации приложений служат специальные сигнатуры, полученные благодаря анализу данных, модели поведения и так далее. Собранная информация хранится в база данных Zyxel и содержит данные о большом количестве различных приложений, включая особенности их поведения, генерируемый трафик и так далее. База данных постоянно обновляется.

В итоге

Мы только поверхностно пробежали по небольшой части функций, которые отличают маршрутизатор от межсетевого экрана. Тем не менее, очевидно, что эти устройства имеют разное предназначение, функции, схемы использования. Эти особенности находят свое отражение как при проектировании новых сетей, так и при эксплуатации уже существующих.