Характеристики механизма компьютерных атак

3.2. Характеристика  и механизмы реализации типовых  удаленных атак

Понятие типовой удаленной атаки 

Исследования  и анализ информационной безопасности различных распределенных ВС, проводимые авторами в течение последних лет, наглядно продемонстрировали тот факт, что, независимо от используемых сетевых протоколов, топологии, инфраструктуры исследуемых распределенных ВС, механизмы реализации удаленных воздействий на РВС инвариантны по отношению к особенностям конкретной системы. Это объясняется тем, что распределенные ВС проектируются на основе одних и тех же принципов, а, следовательно, имеют практически одинаковые проблемы безопасности; Поэтому оказывается, что причины успеха удаленных атак на различные РВС одинаковы. Таким образом, появляется возможность ввести понятие типовой удаленной атаки. Типовая удаленная атака - это удаленное информационное разрушающее воздействие, программно осуществляемое по каналам связи и характерное для любой распределенной ВС. Введение этого понятия в совокупности с описанием механизмов реализации типовых УА позволяет предложить методику исследования безопасности, инвариантную по отношению к виду распределенной ВС. Методика заключается в последовательном осуществлении всех типовых удаленных воздействий в соответствии с предложенным далее их описанием и характеристиками. При этом основным элементом исследования безопасности РВС является анализ сетевого трафика (п. 3.2.1). Как пояснение последнего утверждения рассмотрим следующую аналогию: отладчик - основное средство для хакера, соответственно анализатор сетевого трафика - основное средство для сетевого хакера. Анализатор сетевого трафика по своей сути является сетевым отладчиком. Итак, в качестве методики исследования информационной безопасности распределенной ВС предлагается выполнение ряда тестовых задач, оценивающих защищенность системы по отношению к типовым удаленным воздействиям.  

Рассмотрим  в следующих пунктах типовые  удаленные атаки и механизмы  их реализации.

3.2.1. Анализ  сетевого трафика  

Как уже  отмечалось, основной особенностью распределенной ВС является то, что ее объекты распределены в пространстве и связь между ними физически осуществляется по сетевым соединениям и программно - при помощи механизма сообщений. При этом все управляющие сообщения и данные, пересылаемые между объектами РВС, передаются по сетевым соединениям в виде пакетов обмена. Эта особенность привела к появлению специфичного для распределенных ВС типового удаленного воздействия, заключающегося в прослушивании канала связи. Назовем данное типовое удаленное воздействие анализом сетевого трафика (или, сокращенно, сетевым анализом).  

Анализ  сетевого трафика позволяет, во-первых, изучить логику работы распределенной ВС, то есть получить взаимно однозначное соответствие событий, происходящих в системе, и команд, пересылаемых друг другу ее объектами, в момент появления этих событий (если проводить дальнейшую аналогию с инструментарием хакера, то анализ трафика в этом случае заменяет и трассировщик). Это достигается путем перехвата и анализа пакетов обмена на канальном уровне. Знание логики работы распределенной ВС позволяет на практике моделировать и осуществлять типовые удаленные атаки, рассмотренные в следующих пунктах на примере конкретных распределенных ВС.  

Во-вторых, анализ сетевого трафика позволяет  перехватить поток данных, которыми обмениваются объекты распределенной ВС. Таким образом, удаленная атака  данного типа заключается в получении  на удаленном объекте несанкционированного доступа к информации, которой  обмениваются два сетевых абонента. Отметим, что при этом отсутствует  возможность модификации трафика  и сам анализ возможен только внутри одного сегмента сети. Примером перехваченной  при помощи данной типовой удаленной  атаки информации могут служить  имя и пароль пользователя, пересылаемые в незашифрованном виде по сети (п. 4.1).  

По характеру  воздействия анализ сетевого трафика  является пассивным воздействием (класс 1.1). Осуществление данной атаки без  обратной связи (класс 4.2) ведет к  нарушению конфиденциальности информации (класс 2.1) внутри одного сегмента сети (класс 5.1) на канальном уровне OSI (класс 6.2). При этом начало осуществления атаки безусловно по отношению к цели атаки (класс 3.3).

3.2.2. Подмена  доверенного объекта или субъекта  распределенной ВС  

Одной из проблем безопасности распределенной ВС является недостаточная идентификация и аутентификация ее удаленных друг от друга объектов. Основная трудность заключается в осуществлении однозначной идентификации сообщений, передаваемых между субъектами и объектами взаимодействия. Обычно в распределенных ВС эта проблема решается следующим образом: в процессе создания виртуального канала объекты РВС обмениваются определенной информацией, уникально идентифицирующей данный канал. Такой обмен обычно называется "рукопожатием" (handshake). Однако, отметим, что не всегда для связи двух удаленных объектов в РВС создается виртуальный канал. Практика показывает, что зачастую, особенно для служебных сообщений (!?) (например, от маршрутизаторов) используется передача одиночных сообщений, не требующих подтверждения.  

Как известно, для адресации сообщений в  распределенных ВС используется сетевой адрес, который уникален для каждого объекта системы (на канальном уровне модели OSI - это аппаратный адрес сетевого адаптера, на сетевом уровне - адрес определяется в зависимости от используемого протокола сетевого уровня (например, IP-адрес). Сетевой адрес также может использоваться для идентификации объектов распределенной ВС. Однако сетевой адрес достаточно просто подделывается и поэтому использовать его в качестве единственного средства идентификации объектов недопустимо.  

В том  случае, когда распределенная ВС использует нестойкие алгоритмы идентификации удаленных объектов, то оказывается возможной типовая удаленная атака, заключающаяся в передаче по каналам связи сообщений от имени произвольного объекта или субъекта РВС. При этом существуют две разновидности данной типовой удаленной атаки:

атака при установленном виртуальном  канале,

атака без установленного виртуального канала.  

В случае установленного виртуального соединения атака будет заключаться в  присвоении прав доверенного субъекта взаимодействия, легально подключившегося к объекту системы, что позволит атакующему вести сеанс работы с объектом распределенной системы от имени доверенного субъекта. Реализация удаленных атак данного типа обычно состоит в передаче пакетов обмена с атакующего объекта на цель атаки от имени доверенного субъекта взаимодействия (при этом переданные сообщения будут восприняты системой как корректные). Для осуществления атаки данного типа необходимо преодолеть систему идентификации и аутентификации сообщений, которая, в принципе, может использовать контрольную сумму, вычисляемую с помощью открытого ключа, динамически выработанного при установлении канала, случайные многобитные счетчики пакетов и сетевые адреса станций. Однако на практике, например, в ОС Novell NetWare 3.12-4.1 для идентификации пакетов обмена используются два 8-битных счетчика - номер канала и номер пакета [9]; в протоколе TCP для идентификации используются два 32-битных счетчика. Пример удаленной атаки на сеть Internet данного типа описан в п. 4.5.2.  

Как было замечено выше, для служебных сообщений  в распределенных ВС часто используется передача одиночных сообщений, не требующих подтверждения, то есть не требуется создание виртуального соединения. Атака без установленного виртуального соединения заключается в передаче служебных сообщений от имени сетевых управляющих устройств, например, от имени маршрутизаторов.  

Очевидно, что в этом случае для идентификации  пакетов возможно лишь использование  статических ключей, определенных заранее, что довольно неудобно и требует  сложной системы управления ключами. Однако, при отказе от такой системы идентификация пакетов без установленного виртуального канала будет возможна лишь по сетевому адресу отправителя, который легко подделать.  

Посылка ложных управляющих сообщений может  привести к серьезным нарушениям работы распределенной ВС (например, к изменению ее конфигурации). Рассмотренная в п. 3.2.3.1 типовая удаленная атака, использующая навязывание ложного маршрута, основана на описанной идее.  

Подмена доверенного объекта РВС является активным воздействием (класс 1.2), совершаемым  с целью нарушения конфиденциальности (класс 2.1) и целостности (класс 2.2) информации, по наступлению на атакуемом объекте  определенного события (класс 3.2). Данная удаленная атака может являться как внутрисегментной (класс 5.1), так  и межсегментной (класс 5.2), как с  обратной связью (класс 4.1), так и  без обратной связи (класс 4.2) с атакуемым  объектом и осуществляется на сетевом (класс 6.3) и транспортном (класс 6.4) уровнях модели OSI.

3.2.3. Ложный  объект распределенной ВС 

В том  случае, если в распределенной ВС недостаточно надежно решены проблемы идентификации сетевых управляющих устройств (например, маршрутизаторов), возникающие при взаимодействии последних с объектами системы, то подобная распределенная система может подвергнуться типовой удаленной атаке, связанной с изменением маршрутизации и внедрением в систему ложного объекта. В том случае, если инфраструктура сети такова, что для взаимодействия объектов необходимо использование алгоритмов удаленного поиска (п. 3.2.3.2), то это также позволяет внедрить в систему ложный объект. Итак, существуют две принципиально разные причины, обуславливающие появление типовой удаленной атаки "Ложный объект РВС" .

3.2.3.1. Внедрение  в распределенную ВС ложного объекта путем навязывания ложного маршрута 

Современные глобальные сети представляют собой  совокупность сегментов сети, связанных  между собой через сетевые  узлы. При этом маршрутом называется последовательность узлов сети, по которой данные передаются от источника  к приемнику. Каждый маршрутизатор имеет специальную таблицу, называемую таблицей маршрутизации, в которой для каждого адресата указывается оптимальный маршрут. Отметим, что таблицы маршрутизации существуют не только у маршрутизаторов, но и у любых хостов в глобальной сети. Для обеспечения эффективной и оптимальной маршрутизации в распределенных ВС применяются специальные управляющие протоколы, позволяющие маршрутизаторам обмениваться информацией друг с другом (RIP (Routing Internet Protocol), OSPF (Open Shortest Path First)), уведомлять хосты о новом маршруте - ICMP (Internet Control Message Protocol), удаленно управлять маршрутизаторами (SNMP (Simple Network Management Protocol)). Важно отметить, что все описанные выше протоколы позволяют удаленно изменять маршрутизацию в сети Internet, то есть являются протоколами управления сетью.  

Поэтому абсолютно очевидно, что маршрутизация  в глобальных сетях играет важнейшую  роль и, как следствие этого, может  подвергаться атаке. Основная цель атаки, связанной с навязыванием ложного  маршрута, состоит в том, чтобы  изменить исходную маршрутизацию на объекте распределенной ВС так, чтобы новый маршрут проходил через ложный объект - хост атакующего.  

Реализация  данной типовой удаленной атаки  состоит в несанкционированном  использовании протоколов управления сетью для изменения исходных таблиц маршрутизации.  

Для изменения  маршрутизации атакующему необходимо послать по сети определенные данными  протоколами управления сетью специальные  служебные сообщения от имени  сетевых управляющих устройств (напри-мер, маршрутизаторов). В результате успешного изменения маршрута атакующий получит полный контроль над потоком информации, которой обмениваются два объекта распределенной ВС, и атака перейдет во вторую стадию, связанную с приемом, анализом и передачей сообщений, получаемых от дезинформированных объектов РВС. Методы воздействия на перехваченную информацию приведены в п. 3.2.3.3. Пример атаки данного типа в сети Internet рассмотрен в п. 4.4.  

Навязывание объекту РВС ложного маршрута - активное воздействие (класс 1.2), совершаемое  с любой из целей из класса 2, безусловно по отношению к цели атаки (класс 3.3). Данная типовая удаленная атака может осуществляться как внутри одного сегмента (класс 5.1), так и межсегментно (класс 5.2), как с обратной связью (класс 4.1), так и без обратной связи с атакуемым объектом (класс 4.2) на транспортном (класс 6.3) и прикладном (класс 6.7) уровне модели OSI.

3.2.3.2. Внедрение  в распределенную ВС ложного объекта путем использования недостатков алгоритмов удаленного поиска  

В распределенной ВС часто оказывается, что ее удаленные объекты изначально не имеют достаточно информации, необходимой для адресации сообщений. Обычно такой информацией являются аппаратные (адрес сетевого адаптера) и логические (IP-адрес, например) адреса объектов РВС. Для получения подобной информации в распределенных ВС используются различные алгоритмы удаленного поиска, заключающиеся в передаче по сети специального вида поисковых запросов, и в ожидании ответов на запрос с искомой информацией. После получения ответа на запрос, запросивший субъект РВС обладает всеми необходимыми данными для адресации. Руководствуясь полученными из ответа сведениями об искомом объекте, запросивший субъект РВС начинает адресоваться к нему. Примером подобных запросов, на которых базируются алгоритмы удаленного поиска, могут служить SAP-запрос в ОС Novell NetWare [9], ARP- и DNS-запрос в сети Internet (п. 4.2 и 4.3).