Tìm hiểu về Tường lửa - Áp dụng đối với sản phẩm tường lửa của Check Point

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ chức năng hệ thống của tường lửa 10 Hình 2: Sơ đồ làm việc của Packet Filtering 11 Hình 3: Các lớp OSI được bộ lọc gói tin sử dụng 12 Hình 4: Cổng chuyển mạch 14 Hình 5: Các lớp sử dụng trong công nghệ Proxy service 15 Hình 6: Tường lửa Check Point VPN-1 trong hệ thống mạng 19 Hình 7: Tường lửa Cisco PIX trong hệ thống mạng 20 Hình 8: Tường lửa NetScreen trong hệ thống mạng 20 Hình 9: Ví dụ về tập luật 23 Hình 10: Luật Cleanup 24 Hình 11: Luật Stealth 24 LỜI MỞ ĐẦU An toàn thông tin trên mạng máy tính là một lĩnh vực rộng lớn, nó bao gồm tất cả các kỹ thuật, các phương pháp, phương tiện bảo vệ thông tin. Nó liên quan đến các kiến thức về khoa học mật mã, công nghệ mạng, các ứng dụng trên mạng. Bước đầu tiên và cũng là bước hiệu quả nhất cần nghĩ đến đó là đưa các kỹ thuật, các ứng dụng công nghệ vào vấn đề bảo vệ an toàn thông tin. Bài giảng này không đề cập đến tất cả các phương pháp bảo vệ thông tin mà chỉ quan tâm chủ yếu đến giải pháp bảo mật thông tin sử dụng tường lửa – một biện pháp đầu tiên cần phải thực hiện khi cần bảo vệ thông tin. Bài giảng này cung cấp những kiến thức cơ bản về tường lửa, các công nghệ tường lửa và qua đó cũng giới thiệu qua về một số hãng sản xuất tường lửa nổi tiếng nhất hiện này: Check Point, Cisco, Juniper. Đặc biệt, bài giảng còn đưa ra một số ứng dụng thực tiễn với sản phẩm tường lửa của Check Point – VPN-1 để minh chứng về lợi ích của tường lửa, tính hiệu quả của tường lửa trong vấn đề chống tấn công mạng. Nội dung của bài giảng được chia thành 3 chương như sau : Chương I : Tổng quan về vấn đề an toàn thông tin trên mạng máy tính Trình bày về các mối đe dọa có thể xảy đến đối với hệ thống thông tin. Các mối đe dọa đó có thể ảnh hưởng đến tính bí mật, tính toàn ven, tính sẵn sàng của thông tin. Chương II: Tường lửa và các công nghệ tường lửa Trình bày khái niệm tường lửa, chức năng cũng như các công nghệ tường lửa. Đặc biệt chương này còn nói về công nghệ Stateful Inspection – một công nghệ tường lửa tiên tiến nhất hiện nay và đưa ra một số ứng dụng điển hình sử dụng công nghệ Stateful Inspection của một số hãng nổi tiếng: Check Point, Cisco, Juniper. Chương III: Ứng dụng tường lửa VPN-1 của Check Point để bảo vệ mạng và phòng chống tấn công Chương này là chương ứng dụng thực tế, sử dụng tường lửa VPN-1 của Check Point để cho phép cũng như hạn chế truy nhập và ngăn chặn tấn công. Hà nội, tháng 10 năm 2009 Phạm Minh Thuấn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN THÔNG TIN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH An toàn thông tin là một nhu cầu rất quan trọng đối với các cá nhân cũng như các tổ chức xã hội và các quốc gia trên thế giới. An toàn thông tin cần thiết trong mọi lĩnh vực đặc biệt là hệ thống mạng, hệ thống Internet. Từ khi ra đời cho đến nay, mạng và Internet đã là món ăn tinh thần không thể thiếu cho bất kỳ người sử dụng nào, bởi lẽ sự tiện dụng cũng như hiệu quả đến thần kỳ của nó. Thế nhưng bên cạnh mặt tiện lợi, người sử dụng cũng luôn phải đối mặt với các hiểm họa do thông tin trên mạng của họ bị tấn công. An toàn thông tin trên mạng máy tính đang là vấn đề được đặc biệt quan tâm đồng thời cũng là một công việc hết sức khó khăn và phức tạp. Chương này trình bày về các nguy cơ đe dọa hệ thống thông tin và các hình thức tấn công phổ biến trên mạng hiện nay. I.1. Các nguy cơ đe dọa hệ thống mạng máy tính Trong thời gian gần đây, số vụ xâm nhập trái phép vào các hệ thống thông tin qua mạng ngày càng tăng. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc các hệ thống mạng bị tấn công nhiều hơn, trong số những nguyên nhân chính có thể kể đến là các lỗ hổng trong hệ điều hành, trong các ứng dụng thương mại điện tử, và những nguyên nhân xuất phát từ sự mất cảnh giác của người dùng, chủ ý của kẻ phá hoại…, tạo nên những nguy cơ mất an toàn thông tin. Cũng cần lưu ý rằng những nguy cơ mất an toàn mạng không chỉ do tấn công từ bên ngoài mà một phần lớn lại chính là từ nội bộ: nhân viên bất mãn, sai sót của người sử dụng, ý thức bảo mật kém,… Trung tâm nghiên cứu an ninh X-Force của IBM đã công bố báo cáo giữa năm về tình hình an ninh mạng 2009. Báo cáo cho thấy tình trạng mất an ninh chưa từng thấy liên quan đến web thông qua các thống kê về lỗ hổng an ninh, các tấn công nhằm vào client, vào ứng dụng web: Số lượng các lỗ hổng an ninh được phát hiện trong nửa đầu năm 2009 không thua kém so với năm 2007, 2008 thậm chí còn có phần nhiều hơn. Đặc biệt là trong ứng dụng Web, số lượng các lỗ hổng tăng lên hàng năm, nhất là các điểm yếu về SQL Injection và ActiveX. Nguyên nhân gây ra những lỗ hổng bảo mật là khác nhau: có thể do lỗi của bản thân hệ thống, hoặc phần mềm cung cấp, hoặc do người quản trị yếu kém không hiểu sâu sắc các dịch vụ cung cấp... Mức độ ảnh hưởng của các lỗ hổng là khác nhau. Có những lỗ hổng chỉ ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ cung cấp, như các tấn công DoS (Denial of Service – Tấn công từ chối dịch vụ), có những lỗ hổng ảnh hưởng nghiêm trọng tới toàn bộ hệ thống, cho phép người sử dụng bên ngoài truy nhập bất hợp pháp vào hệ thống và chiếm quyền điều khiển hệ thống, như lỗ hổng RPC DCOM trong Windows, lỗ hổng Cross-Site Scripting trong ứng dụng Web, .... II.2. Các hình thức tấn công mạng phổ biến Có rất nhiều các lỗ hổng trong hệ điều hành, trong ứng dụng Web hay trong các tài liệu văn bản do đó cũng có rất nhiều kiểu tấn công nhằm khai thác các lỗ hổng đó. Dưới đây là một vài phương pháp tấn công thường xảy ra vào hệ thống, vào ứng dụng và dịch vụ: II.2.1. Tấn công trực tiếp Những cuộc tấn công trực tiếp thông thường được sử dụng trong giai đoạn đầu để chiếm được quyền truy nhập bên trong. Một phương pháp tấn công cổ điển là dò cặp tên người sử dụng-mật khẩu. Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và không đòi hỏi một điều kiện đặc biệt nào để bắt đầu. Kẻ tấn công có thể sử dụng những thông tin như tên người dùng, ngày sinh, địa chỉ, số nhà vv.. để đoán mật khẩu. Trong trường hợp có được danh sách người sử dụng và những thông tin về môi trường làm việc, kẻ tấn công có thể dễ dàng sử dụng phần mềm để tìm ra mật khẩu trong các tài khoản hợp lệ. Phương pháp sử dụng các lỗi của chương trình ứng dụng và bản thân hệ điều hành đã được sử dụng từ những vụ tấn công đầu tiên và vẫn được tiếp tục để chiếm quyền truy nhập. Trong một số trường hợp phương pháp này cho phép kẻ tấn công có được quyền của người quản trị hệ thống (root hay administrator). II.2.2. Nghe trộm Nghe trộm thông tin trên mạng có thể đưa lại cho kẻ tấn công những thông tin có ích như tên-mật khẩu của người sử dụng, các thông tin mật chuyển qua mạng. Việc nghe trộm thường được tiến hành ngay sau khi kẻ tấn công đã chiếm được quyền truy nhập hệ thống, thông qua các chương trình cho phép ghi lại các gói tin đi qua card mạng (Network Interface Card - NIC). Những thông tin này cũng có thể dễ dàng lấy được trên Internet. II.2.3. Giả mạo địa chỉ Việc giả mạo địa chỉ IP có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng khả năng dẫn đường trực tiếp (source-routing). Với cách tấn công này, kẻ tấn công gửi các gói tin IP tới mạng bên trong với một địa chỉ IP giả mạo (thông thường là địa chỉ của một mạng hoặc một máy được coi là an toàn đối với mạng bên trong), đồng thời chỉ rõ đường dẫn mà các gói tin IP phải gửi đi. II.2.4. Vô hiệu hoá các chức năng của hệ thống (denial of service) Đây là kểu tấn công nhằm làm tê liệt hệ thống, không cho nó thực hiện chức năng mà nó thiết kế. Kiểu tấn công này rất khó có thể thể ngăn chặn, do những phương tiện được tổ chức tấn công cũng chính là các phương tiện để làm việc và truy nhập thông tin trên mạng. Ví dụ sử dụng lệnh ping với tốc độ cao nhất có thể, buộc một hệ thống tiêu hao toàn bộ tốc độ tính toán và khả năng của mạng để trả lời các lệnh này, không còn các tài nguyên để thực hiện những công việc có ích khác. II.2.5. Tấn công vào yếu tố con người Kẻ tấn công có thể liên lạc với một người quản trị hệ thống, giả làm một người sử dụng để yêu cầu thay đổi mật khẩu, thay đổi quyền truy nhập của mình đối với hệ thống, hoặc thậm chí thay đổi một số cấu hình của hệ thống để thực hiện các phương pháp tấn công khác. Với kiểu tấn công này không một thiết bị nào có thể ngăn chặn một cách hữu hiệu, và chỉ có một cách giáo dục người sử dụng mạng nội bộ về những yêu cầu bảo mật để đề cao cảnh giác với những hiện tượng đáng nghi. Nói chung yếu tố con người là một điểm yếu trong bất kỳ một hệ thống bảo vệ nào, và chỉ có sự giáo dục cộng với tinh thần hợp tác từ phía người sử dụng có thể nâng cao được độ an toàn của hệ thống bảo vệ. CHƯƠNG II: TƯỜNG LỬA VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TƯỜNG LỬA II.1 Tường lửa là gì? II.1.1. Định nghĩa Thuật ngữ tường lửa (Firewall) có nguồn gốc từ một kỹ thuật thiết kế trong xây dựng để ngăn chặn, hạn chế hoả hoạn. Trong công nghệ mạng thông tin, tường lửa là một kỹ thuật được tích hợp vào hệ thống mạng để chống sự truy cập trái phép nhằm bảo vệ các nguồn thông tin nội bộ cũng như hạn chế sự xâm nhập vào hệ thống của một số thông tin khác không mong muốn. Cũng có thể hiểu rằng tường lửa là một cơ chế để bảo vệ mạng tin cậy (trusted network) khỏi các mạng không tin cậy (untrusted network). Tường lửa có thể là thiết bị phần cứng hoặc phần mềm nằm ở vành đai mạng của một tổ chức, một công ty, hay một quốc gia (Intranet) và Internet. Nó thực hiện vai trò bảo mật các thông tin cho hệ thống mạng Intranet từ thế giới Internet bên ngoài. II.1.2. Chức năng Tường lửa là một thành phần đặt giữa Intranet và Internet để kiểm soát tất cả các việc lưu thông và truy cập giữa chúng với nhau bao gồm: Tường lửa quyết định những người nào, dịch vụ nào từ bên trong được phép truy cập ra bên ngoài và cả những dịch vụ nào từ bên ngoài được phép truy cập vào bên trong. Triển khai giám sát các sự kiện an ninh mạng: Các hệ thống cảnh báo, IDS & IPS có thể triển khai trên hệ thống tường lửa. Triển khai một vài chức năng trên nền tường lửa: NAT, thống kê, logs .... Để tường lửa làm việc hiệu quả, tất cả trao đổi thông tin từ trong ra ngoài và ngược lại đều phải thực hiện thông qua Firewall. Sơ đồ chức năng hệ thống của tường lửa: Hình 1: Sơ đồ chức năng hệ thống của tường lửa II.1.3. Ưu điểm của tường lửa Tường lửa là một điểm quan trọng trong chính sách kiểm soát truy nhập. Nó là “cửa khẩu” duy nhất nối mạng được bảo vệ với bên ngoài, do đó có thể ghi nhận mọi cuộc trao đổi thông tin, điểm xuất phát và đích, thời gian, giao thức… Tường lửa có thể phục vụ như một công cụ theo dõi các cuộc tấn công với ý đồ xấu từ bên ngoài nhằm dự báo khả năng bị tấn công trước khi cuộc tấn công xẩy ra. Nhìn chung, tường lửa có rất nhiều các ưu điểm như: Bảo vệ hệ thống chống lại những kẻ đột nhập qua khả năng ngăn chặn những phiên làm việc từ xa (remote login). Ngăn chặn thông tin từ bên ngoài vào trong mạng được bảo vệ, trong khi cho phép người sử dụng hợp pháp được truy cập tới mạng bên ngoài. II.1.4. Hạn chế của tường lửa Bên cạnh ưu điểm, tường lửa còn có 1 số hạn chế như: Tường lửa không thể chống lại các tấn công vòng qua tường lửa Tường lửa không thể chống lại các nguy cơ đe dọa từ bên trong Tường lửa không thể chống lại các tấn công bởi virus, sâu mạng và mã độc hại (data – driven attack) Tuy nhiên, tường lửa vẫn là giải pháp hữu hiệu được áp dụng rộng rãi. II.2. Các công nghệ tường lửa Trên thế giới có nhiều quan điểm khác nhau trong việc phân loại các công nghệ tường lửa, đó là: Phân loại theo phạm vi sử dụng Tường lửa cá nhân: thường là phần mềm sử dụng cho một máy tính đơn Tường lửa mạng, thường chạy trên một thiết bị mạng hay máy tính chuyên dụng đặt tại ranh giới của hai hay nhiều mạng hoặc các khu DMZ (phi quân sự) Phân loại dựa trên mô hình tầng mạng Tầng mạng – Bộ lọc gói tin Tầng ứng dụng – Cổng ứng dụng Tầng giao vận – Cổng vòng Phân loại dựa trên trạng thái Tường lửa có trạng thái (Stateful firewall) Tường lửa phi trạng thái (Stateless firewall) II.2.1. Bộ lọc gói tin II.2.1.1. Nguyên lý hoạt động Tường lửa hoạt động chặt chẽ với giao thức TCP/IP do nó làm nhiệm vụ lưu thông dữ liệu giữa các mạng với nhau. Giao thức này làm việc theo thuật toán chia nhỏ các dữ liệu nhận được từ các ứng dụng trên mạng thành các gói dữ liệu (data packets) rồi gán cho các gói này những địa chỉ để có thể nhận dạng, tái lập lại ở đích cần gửi đến. Các gói tin sẽ được truyền qua tường lửa, bộ lọc gói sẽ có nhiệm vụ kiểm tra các gói tin theo một chính sách đã định trước. Hình 2: Sơ đồ làm việc của Packet Filtering Bộ lọc gói tin cho phép hay từ chối mỗi gói tin nhận được. Nó kiểm tra toàn bộ đoạn dữ liệu để quyết định xem đoạn dữ liệu đó có thoả mãn một trong số các luật lệ của lọc gói tin hay không. Bộ lọc gói tin hoạt động ở lớp 3 trong mô hình OSI, cung cấp chức năng chính là kiểm soát truy cập mạng dựa trên các thông tin header của gói tin: Địa chỉ IP nguồn (ví dụ địa chỉ IP 192.168.1.1) Địa chỉ IP đích (ví dụ địa chỉ IP 192.168.1.2) Giao thức truyền tin (TCP, UDP, ICMP, IP) Một số thông tin trong phiên giao tiếp của tầng 4 ví dụ như địa chỉ cổng TCP/UDP nguồn, cổng TCP/UDP đích. Dạng thông báo ICMP ( ICMP message type). Giao diện gói tin đến, giao diện gói tin đi. Các thông số này thường hữu ích cho các bộ định tuyến có ba giao diện mạng trở lên. Hình 3: Các lớp OSI được bộ lọc gói tin sử dụng Nếu các điều kiện lọc gói tin được thoả mãn thì gói tin được chuyển qua tường lửa, ngược lại thì gói tin sẽ bị chặn lại. Nhờ vậy mà tường lửa có thể ngăn cản được các kết nối vào các máy chủ hoặc mạng nhất định, hoặc cấm việc truy cập vào hệ thống mạng từ những địa chỉ không cho phép. Hơn nữa, việc kiểm soát các cổng làm cho tường lửa có khả năng chỉ cho phép một số loại kết nối nhất định vào các loại máy chủ nào đó, hoặc chỉ có những dịch vụ nào đó (Telnet, SMTP, FTP...) được phép mới được chạy trên hệ thống mạng cục bộ. II.2.1.2. Ưu điểm Đa số các hệ thống tường lửa đều sử dụng công nghệ lọc gói tin vì các ưu điểm sau: Tốc độ xử lý nhanh do các bộ lọc gói thường ít khi xử lý dữ liệu ở các lớp 4 trở lên. Phần lớn các giao thức đều hoạt động từ lớp 3 trở lên nên các bộ lọc gói thường trong suốt đối với người sử dụng và các ứng dụng. Khả năng ngăn chặn các tấn công từ chối dịch vụ tốt. Với các ưu điểm ở trên, công nghệ lọc gói tin rất hay được tích hợp vào các các bộ định tuyến vành đai (boundary router) kết nối đến các vùng mạng không tin cậy. Các bộ định tuyến này đảm nhận nhiệm vụ ngăn chặn một số tấn công, kiểm soát truy cập mức đơn giản, lọc “thô” bớt các giao thức không được phép, sau đó chuyển dữ liệu lọc vào cho các tường lửa bên trong xử lý tiếp. Các tường lửa lọc gói tin rất phù hợp cho các môi trường cần tốc độ xử lý cao, việc ghi nhật ký và xác thực người dùng không phải là các yêu cầu quan trọng Các công nghệ tường lửa hiện đại gồm rất nhiều chức năng, rất hiếm các loại tường lửa chỉ có tính năng lọc gói tin. Phần lớn các tường lửa dành cho các doanh nghiệp nhỏ, người dùng ở nhà SOHO (Small Office Home Office), các hệ điều hành đều có tích hợp sẵn công nghệ lọc gói tin. II.2.1.3. Hạn chế Công nghệ lọc gói tin có một số điểm hạn chế: Các tường lửa dựa trên công nghệ lọc gói tin không kiểm soát dữ liệu từ lớp 4 trở lên nên không kiểm soát được ứng dụng theo từng chức năng, không chống được các tấn công lợi dụng điểm yếu của ứng dụng. Khả năng đưa ra các thông tin nhật ký hạn chế do tường lửa chỉ kiểm soát một số lượng rất giới hạn các thông tin trong gói tin. Các gói tin nhật ký thường chỉ giới hạn trong số các thông tin dùng để tạo lên chính sách điều khiển truy cập (địa chỉ nguồn, đích, kiểu dữ liệu) Phần lớn các tường lửa lọc gói tin không hỗ trợ các tính năng xác thực người dùng. Không ngăn chặn được các tấn công lợi dụng các điểm yếu trong giao thức TCP/IP như tấn công giả mạo địa chỉ. Tường lửa lọc gói tin không thể phát hiện được một gói tin đã bị thay đổi các thông tin địa chỉ lớp 3. Loại tấn công giả mạo địa chỉ này cho phép kẻ tấn công vượt qua được rất nhiều các chính sách bảo mật cài đặt trên tường lửa Việc định nghĩa các chế độ lọc gói tin là một việc khá phức tạp; đòi hỏi người quản trị mạng cần có hiểu biết chi tiết vể các dịch vụ Internet, các dạng header của gói tin, và các giá trị cụ thể trên mỗi trường. Khi số lượng các quy tắc lọc trở nên dài và phức tạp thì mức độ phức tạp trong quản lý tăng lên, xác suất nhầm lẫn xảy ra rất cao. II.2.2. Cổng chuyển mạch Cổng chuyển mạch là một chức năng đặc biệt có thể thực hiện được bởi một cổng ứng dụng. Cổng chuyển mạch đơn giản chỉ chuyển tiếp (relay) các kết nối TCP mà không thực hiện bất kỳ một hành động xử lý hay lọc packet nào. Hình dưới đây minh hoạ một hành động sử dụng nối telnet qua cổng chuyển mạch. Cổng chuyển mạch đơn giản chuyển tiếp kết nối telnet qua tường lửa mà không thực hiện một sự kiểm tra, lọc hay điều khiển các thủ tục Telnet nào. Cổng chuyển mạch làm việc như một sợi dây, sao chép các byte giữa kết nối bên trong (inside connection) và các kết nối bên ngoài (outside connection). Tuy nhiên, vì sự kết nối này xuất hiện từ hệ thống firewall, nó che dấu thông tin về mạng nội bộ. Hình 4: Cổng chuyển mạch Cổng chuyển mạch thường được sử dụng cho những kết nối ra ngoài, nơi mà các quản trị mạng thật sự tin tưởng những người dùng bên trong. Ưu điểm lớn nhất là một bastion host có thể được cấu hình như là một hỗn hợp cung cấp Cổng ứng dụng cho những kết nối đến, và cổng chuyển mạch cho các kết nối đi. Điều này làm cho hệ thống tường lửa dễ dàng sử dụng cho những người trong mạng nội bộ muốn trực tiếp truy nhập tới các dịch vụ Internet, trong khi vẫn cung cấp chức năng tường lửa để bảo vệ mạng nội bộ từ những sự tấn công bên ngoài. II.2.3. Cổng ứng dụng II.2.3.1. Nguyên lý hoạt động Đây là một loại tường lửa được thiết kế để tăng cường chức năng kiểm soát các loại dịch vụ, giao thức được cho phép truy cập vào hệ thống mạng. Cơ chế hoạt động của nó dựa trên cách thức gọi là Proxy service (dịch vụ đại diện). Proxy service là các bộ chương trình đặc biệt cài đặt trên gateway cho từng ứng dụng. Nếu người quản trị mạng không cài đặt chương trình proxy cho một ứng dụng nào đó, dịch vụ tương ứng sẽ không được cung cấp và do đó không thể chuyển thông tin qua firewall. Ngoài ra, proxy code có thể được định cấu hình để hỗ trợ chỉ một số đặc điểm trong ứng dụng mà người quản trị mạng cho là chấp nhận được trong khi từ chối những đặc điểm khác. Cổng ứng dụng phối hợp giữa kiểm soát truy cập mức thấp với các chức năng lớp cao (lớp 7 - lớp ứng dụng). Hình 5: Các lớp sử dụng trong công nghệ Proxy service Một cổng ứng dụng thường được coi như là một pháo đài (bastion host), bởi vì nó được thiết kế đặc biệt để chống lại sự tấn công từ bên ngoài. Những biện pháp đảm bảo an ninh của một bastion host là: Bastion host luôn chạy các version an toàn (secure version) của các phần mềm hệ thống (Operating system). Các version an toàn này được thiết kế chuyên cho mục đích chống lại sự tấn công vào Operating System, cũng như là đảm bảo sự tích hợp firewall. Chỉ những dịch vụ mà người quản trị mạng cho là cần thiết mới được cài đặt trên bastion host, đơn giản chỉ vì nếu một dịch vụ không được cài đặt, nó không thể bị tấn công. Thông thường, chỉ một số giới hạn các ứng dụng cho các dịch vụ Telnet, DNS, FTP, SMTP và xác thực user là được cài đặt trên bastion host. Bastion host có thể yêu cầu nhiều mức độ xác thực khác nhau, ví dụ như user password hay smart card. Mỗi proxy được đặt cấu hình để cho phép truy nhập chỉ một sồ các máy chủ nhất định. Điều này có nghĩa rằng bộ lệnh và đặc điểm thiết lập cho mỗi proxy chỉ đúng với một số máy chủ trên toàn hệ thống. Mỗi proxy duy trì một quyển nhật ký ghi chép lại toàn bộ chi tiết của giao thông qua nó, mỗi sự kết nối, khoảng thời gian kết nối. Nhật ký này rất có ích trong việc tìm theo dấu vết hay ngăn chặn kẻ phá hoại. Mỗi proxy đều độc lập với các proxies khác trên bastion host. Điều này cho phép dễ dàng quá trình cài đặt một proxy mới, hay tháo gỡ môt proxy đang có vấn đề. Ví dụ: Telnet Proxy Ví dụ một người (gọi là outside client) muốn sử dụng dịch vụ TELNET để kết nối vào hệ thống mạng qua một bastion host có Telnet proxy. Quá trình xảy ra như sau: Outside client telnets đến bastion host. Bastion host kiểm tra password, nếu hợp lệ thì outside client được phép vào giao diện của Telnet proxy. Telnet proxy cho phép một tập nhỏ những lệnh của Telnet, và quyết định những máy chủ nội bộ nào outside client được phép truy nhập. Outside client chỉ ra máy chủ đích và Telnet proxy tạo một kết nối của riêng nó tới máy chủ bên trong, và chuyển các lệnh tới máy chủ dưới sự uỷ quyền của outside client. Outside client thì tin rằng Telnet proxy là máy chủ thật ở bên trong, trong khi máy chủ ở bên trong thì tin rằng Telnet proxy là client thật. II.2.3.2. Ưu điểm Cổng ứng dụng có nhiều ưu điểm: Cho phép người quản trị mạng hoàn toàn điều khiển được từng dịch vụ trên mạng, bởi vì ứng dụng proxy hạn chế bộ lệnh và quyết định những máy chủ nào có thể truy nhập được bởi các dịch vụ. Cho phép người quản trị mạng hoàn toàn điều khiển được những dịch vụ nào cho phép, bởi vì sự vắng mặt của các proxy cho các dịch vụ tương ứng có nghĩa là các dịch vụ ấy bị khoá. Cổng ứng dụng cho phép kiểm tra độ xác thực rất tốt, và nó có nhật ký ghi chép lại thông tin về truy nhập hệ thống. Luật lệ filltering (lọc) cho cổng ứng dụng là dễ dàng cấu hình và kiểm tra hơn so với bộ lọc packet. II.2.3.3. Hạn chế Bên cạnh những ưu điểm, cổng ứng dụng còn 1 số các hạn chế như: Do khả năng kiểm soát gói tin trên nhiều lớp, cổng ứng dụng phải tiêu tốn khá nhiều thời gian để đọc và kiểm tra gói tin. Vì lý do này, nó ít khi phù hợp cho các vị trí cần tốc độ xử lý cao hoặc các ứng dụng thời gian thực. Khả năng hỗ trợ cho giao thức UDP hạn chế. Số lượng dịch vụ được cổng ứng dụng hỗ trợ bị hạn chế, nhất là đối với các ứng dụng, giao thức mới. Mỗi ứng dụng cần một chương trình uỷ quyền con riêng biệt. Khả năng trong suốt với người dùng cuối hạn chế. II.2.4. Công nghệ Stateful Inspection Công nghệ Stateful Inspection là sự tổng hợp tính năng của 3 loại công nghệ trên. Nó được xem là chuẩn công nghệ cho các giải pháp bảo mật mạng dành cho các doanh nghiệp. Công nghệ Stateful Inspection đáp ứng được tất cả các yêu cầu về bảo mật trong khi các công nghệ tường lửa truyền thống, như lọc gói hoặc các gateway lớp ứng dụng thường không đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu về bảo mật. Có nhiều hãng tường lửa sử dụng công nghệ Stateful Inspection như: CheckPoint, Cisco, Netscreen, 3COM Secure Gateway… Đối với công nghệ Stateful Inspection, các gói tin được ngăn chặn từ tầng mạng (tương tự như trong công nghệ lọc gói), tuy nhiên dữ liệu bắt nguồn từ tất cả các tầng đều được xem xét và phân tích phục vụ cho mục đích đảm bảo an ninh (đối với các gateway lớp ứng dụng thì đối tượng xem xét từ tầng 4 đến tầng 7). Công nghệ Stateful Inspection giới thiệu giải pháp có độ bảo mật cao hơn nhờ việc kết hợp chặt chẽ các thông tin kết nối, trạng thái application-derived và nội dung thông tin được lưu trữ và cập nhật tự động. Nó dựa vào các thông tin trước để lượng giá các kết nối sau đấy. Nó cũng cung cấp khả năng tạo ra các thông tin phiên làm việc ảo cho việc theo dõi các giao thức không kết nối (ví dụ các ứng dụng dựa trên các giao thức RPC và UDP), đấy là những điều mà các công nghệ tường lửa khác không làm được. Không như công nghệ lọc gói chỉ kiểm tra thông thông tin header của gói tin, công nghệ Stateful Inspection theo kiểm soát, theo dõi các kết nối trên tất cả các cổng của tường lửa và đảm bảo các kết nối đó là hợp pháp. Tường lửa sử dụng công nghệ Stateful Inspection không chỉ kiểm tra thông tin header của gói tin mà còn kiểm tra nội dung của gói tin ở tầng ứng dụng. Tường lửa Stateful Inspection có khả năng theo dõi trạng thái của kết nối và đưa các thông tin trạng thái vào bảng trạng thái. Vì thế, tường lửa sử dụng công nghệ Stateful Inspection kiểm soát không chỉ dựa trên tập luật (chính sách) mà còn dựa theo ngữ cảnh đã được thiết lập ưu tiên của các gói tin trước đó đã đi qua tường lửa. Hơn thế nữa, các cổng của tường lửa luôn ở trong trạng thái đóng (close off) nó chỉ được mở khi có yêu cầu kết nối. Điều này ngăn chặn tấn công quét công trên tường lửa, giúp đảm bảo an toàn cho tường lửa và hệ thống. II.3. Một số tường lửa sử dụng công nghệ Stateful Inspection II.3.1. Tường lửa của Check Point Check Point là hãng đi tiên phong trong công nghệ tường lửa Stateful Inspection. Hãng đã có nhiều sản phẩm tường lửa sử dụng công nghệ này như Firewall-1, VPN-1,…chúng có khả năng ứng dụng cao trong thực tế. Với một số tính năng nổi trội như: NAT, kiểm soát truy cập, ghi lại nhật ký (loggin), xác thực người dùng, xác thực phiên và dịch vụ kết nối…. Công nghệ Stateful Inspection ghi lại hai loại thông tin trạng thái đó là thông tin được lấy ra từ kết nối (communication-derived) và thông tin từ ứng dụng (Application-derived). Thu thập thông tin trạng thái và ngữ cảnh giúp cho VPN-1 kiểm soát được các giao thức phi kết nối (connectionless protocols) như UDP hay RPC. Hình 6: Tường lửa Check Point VPN-1 trong hệ thống mạng Ngoài khả năng thực thi tốt các tính năng bảo mật của tường lửa Stateful Inspection, VPN-1 xử lý với tốc độ cao nhờ kiến trúc Inspection Engine được cài vào nhân của hệ điều hành. VPN-1 linh hoạt trong khi đưa ra quyết định đối với một gói tin, nó có thể dựa trên thông tin của 5 lớp trên cùng của mô hình OSI. II.3.2. Tường lửa của Cisco Tường lửa PIX (Private Internet EXchange) của Cisco bao gồm nhiều tính năng mạnh và phong phú, chính điều này đã làm cho dòng sản phẩm tường lửa PIX trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu trên thị trường thiết bị tường lửa. Các khả năng như tích hợp hệ điều hành riêng, thuật toán bảo mật ASA, proxy, hỗ trợ VPN, kiểm soát và lọc URL, dự phòng lỗi. Với một số tính năng trên đã làm cho tường lửa PIX trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu. Hình 7: Tường lửa Cisco PIX trong hệ thống mạng II.3.3. Tường lửa của Netscreen Mỗi thiết bị NetScreen đều có một bảng mạch Application Specific Integrated Circuit (ASIC). Những ASIC này là những con chip được thiết kế đặc biệt phục vụ cho việc tăng tốc tường lửa, mã hóa, xác thực và quá trình PKI. Bằng việc thực hiện các công việc tính toán chuyên sâu trong chất silicon, NetScreen đã vượt trội hơn hẳn về hiệu năng so với các phần mềm tường lửa. Thực tế là các thiết bị NetScreen được thiết kế đều có những con chip ASIC, nâng cao hiệu quả hơn. Trong quá trình tích hợp giữa phần cứng và phần mềm, NetScreen cung cấp kiến trúc high-speed multibus đính kèm mỗi ASIC với mỗi bộ vi xử lý RISC, SDRAN và các giao diện Ethernet. Không giống các tường lửa triển khai trên phần cứng PC, NetScreen platform là các hệ thống tích hợp được thiết kế với hiệu năng cao, trong môi trường high-availability. Từ NetScreen-5 dual-10BaseT đến NetScreen-1000 Gigabit, các thiết bị NetScreen đã có sự mở rộng rất lơn về hiệu năng và có chi phí tốt nhất. Hình 8: Tường lửa NetScreen trong hệ thống mạng NetScreen firewall là các firewall ngăn chặn chiều sâu cho phép bảo vệ lớp ứng dụng. Trong khi PIX firewall có thể cấu hình stateless và statefull firewall hỗ trợ bảo mật lớp mạng và lớp giao vận NetScreen firewall là thiết bị bảo vệ trạng thái và lớp chiều sâu gói tin nó căn cứ vào tất cả các kiểm tra của nó và quyết định được tạo ra bằng đường song song khác, bao gồm địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, cổng nguồn, cổng đích, dữ liệu được kiểm tra sự phù hợp giao thức. Thiết bị NetScreen bảo trì bảng phiên mà đường ngoài giữa mọi thứ khác như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, cổng nguồn, cổng đích, và các tác động phiên. CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG TƯỜNG LỬA VPN-1 CỦA CHECK POINT ĐỂ BẢO VỆ MẠNG VÀ PHÒNG CHỐNG TẤN CÔNG III.1. Giới thiệu chung về tường lửa VPN-1 VPN-1 là phần mềm bức tường lửa của Check Point, đây là phần mềm có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau. VPN-1 đáp ứng được mọi yêu cầu kết nối mạng an toàn. Các tổ chức định ra một chính sách bao gồm mọi khía cạnh an toàn (kiểm soát truy nhập, xác thực người dùng, toàn vẹn dữ liệu, lọc địa chỉ,… ). Nó có khả năng phân phối chính sách an toàn mạng trong diện rộng của toàn tổ chức tới tất cả các điểm truy cập (mạng nội bộ, chinh nhánh, khách hàng, truy cập từ xa…) và tới tất cả các đối tượng người dùng (văn phòng, người dùng từ xa, đối tác, khách hàng ..) trên mọi hệ điều hành. III.2. Một số khái niệm cơ bản Chính sách bảo mật: là một tập hợp các luật định nghĩa an ninh bảo mật cho hệ thống mạng của chúng ta. Trong Firewall Check Point, chính sách bảo mật được định nghĩa qua một tập luật – Rule Base. Tập luật bao gồm các luật riêng rẽ hình thành nên chính sách bảo mật của chúng ta. Nếu chúng ta thiết lập chính sách bảo mật không tốt, thì hệ thống tường lửa sẽ bị giới hạn và không được sử dụng một cách hiệu quả. Các thành phần của luật gồm có đối tượng mạng, người dùng, nhóm, dịch vụ, tài nguyên, và hành động. Khi một chính sách được định nghĩa, chúng ta có thể triển khai chính sách cho các thiết bị tường lửa trên toàn hệ thống mạng của chúng ta. Tập luật (Rule base): Là một tập hợp các luật kiểm soát theo thứ tự. Mỗi luật được định nghĩa cho một phiên kết nối, nó xác định nguồn, đích, dịch vụ và hành động được áp dụng cho phiên kết nối đó. Luật cũng xác định thông tin về kết nối sẽ được ghi lại như thế nào. Các sự kiện xảy ra sẽ được ghi nhật ký-log và có thể tạo ra một thông báo cảnh báo. Hình sau là một ví dụ về tập luật. Hình 9: Ví dụ về tập luật Mỗi một luật trong tập luật sẽ xác định những gói tin nào sẽ khớp với nó dựa trên điều kiện Source (nguồn), Destination (đích), Service (dịch vụ), và Time (thời gian) gói tin được kiểm tra. Khi một luật khớp với gói tin thì hành động trong Action sẽ được áp dụng. Các thông tin về kết nối có thể được ghi log, hoặc một cảnh báo được đưa ra, tùy vào việc cấu hình trong trường Track. Các tham số của luật: No.: Số thứ tự của luật, luật đầu tiên có số thứ tự là 1 Name: Tên luật. Source: Tập hợp các đối tượng mạng, mô tả điểm bắt đầu của kết nối. Destination Tập hợp các đối tượng mạng, mô tả điểm đến của kết nối. VPN – Nếu cần thiết, định nghĩa kết nối sẽ được mã hóa trong kênh VPN. Service – Một tập hợp các đối tượng dịch vụ, mô tả kết nối sẽ sử dụng giao thức, cổng gì. Action – Gồm các hành động được định nghĩa trước, xác định tường lửa sẽ phải làm gì với gói tin nếu luật nàykhớp với gói tin đó. Track – Gồm các tùy chọn được định nghĩa trước, xác định có ghi log hoặc đưa ra cảnh báo nếu kết nối khớp với luật. Install On – Xác định tường lửa nào sẽ áp dụng luật này. Time – (tùy chọn) xác định thời gian mà luật sẽ được áp dụng. Comment – Cho mục đích quản lý, cho phép chúng ta ghi những chú tích, mô tả luật. Hiểu về thứ tự của luật: Tường lửa kiểm tra các gói tin bằng cách so sánh chúng với chính sách, chỉ với một luật tại một thời điểm. Trong tập luật, luật sẽ được so sánh theo thứ tự từ trên xuống. Nếu kết nối khớp với một luật thì hành động trong luật đó sẽ được áp dụng và kết thúc. Nếu kết nối không khớp với bất kỳ luật nào sẽ bị hủy. Các luật cơ bản: Có 2 luật cơ bản mà hầu hết những người quản trị đều dùng, đó là Cleanup và Stealth, đây là những luật rất cơ bản và rất quan trọng trong vấn đề àn toàn bảo mật và ghi nhật ký thông tin. Luật Cleanup: Tường lửa Check Point hoạt động theo nguyên tắc là mặc định cấm tất các kết nối mà không được phép. Tường lửa sẽ hủy tất cả kết nối mà không nằm trong quy định của bất kỳ luật nào, do vậy cách để theo dõi, theo vết được các gói tin bị hủy là tạo một luật Cleanup, luật này sẽ ghi log những kết nối bị hủy. Luật Cleanup nằm ở dưới cùng trong tập luật và sẽ “quét dọn” tất cả các kết nối mà không nằm trong phạm vi của bất kỳ luật nào khác bằng cách ghi log và thực hiện hành động Drop (bỏ gói tin). Luật Cleanup được thiết lập như hình sau: Source Destination Service Action Track Install On Time Any Any Any Drop Log Policy Targets Any Hình 10: Luật Cleanup Luật Cleanup phải được đặt dưới cùng, bên dưới tất cả các luật khác Luật Stealth: ngăn chặn người dùng kết nối trực tiếp vào tường lửa, phòng chống lại các tấn công lên tường lửa. Với luật Stealth, tường lửa sẽ trở thành vô hình với người dùng trên mạng. Trong hầu hết trường hợp, luật Stealth sẽ được đặt lên trên các luật khác. Một số luật cho các kết nối cần thiết lập trực tiếp qua tường lửa như xác thực Client, mã hóa thì cần đặt trên luật Stealth. Luật Stealth được thiết lập như hình sau: Source Destination Service Action Track Install On Time Any Firewalls Any Drop Log Policy Targets Any Hình 11: Luật Stealth III.3. Ứng dụng tường lửa VPN-1 của Check Point Mô hình ứng dụng: III.3.1. Cho phép dải địa chỉ trong Internal ra Internet Mục đích: Cho phép mọi địa chỉ trong dải mạng LAN 10.0.0.0/24 ra Internet Tiến hành: Tạo một Policy mới với các luật như sau: Luật Streath: Cấm bất kì kết nối nào tới tường lửa VPN-1 và đưa ra cảnh bảo trên log server. Luật Cho phep ra Internet: Cho phép mọi kết nối từ LAN_10.0.0.0 có địa chỉ 10.0.0.0/24 với mọi giao thức và ghi log. Kết quả: Hình 5-38 Tập luật trong Policy mới III.3.2. Cấm máy SmartConsole truy nhập ra ngoài Internet Mục đích: Cấm máy SmartConsole có địa chỉ 10.0.0.200 ra Internet theo giao thức http, https và cấm chat bằng Yahoo Messerger, ngoài ra các máy khác thuộc dải địa chỉ 10.0.0.0/24 được phép ra ngoài Internet Tiến hành: Tạo một Policy mới với các luật như sau: Kết quả: III.3.2. Ngăn chặn tấn công dựa vào lỗ hổng Slowloris HTTP DoS của Apache Mục đích: Sử dụng SmartDefense của VPN-1 để ngăn chặn tấn công dựa vào lỗ hổng Slowloris mà trong các phiên bản của Apache đều gặp phải. Đây là lỗ hổng nguy hiểm được phát hiện vào tháng 08/2009 cho phép kẻ tấn công có thể thực hiện tấn công từ chối dịch vụ tới WebServer nhằm làm tràn băng thông trên WebServer. Tiến hành: Giả sử có WebServer cài đặt Apache phiên bản 2.x và dịch vụ PHP có địa chỉ 172.16.1.100: Sử dụng Firewall NAT ra địa chỉ 192.168.1.168 để Public ra ngoài Internet: Sử dụng Backtrack 4 tấn công máy chủ 192.168.1.168 có cài đặt Apache làm Webserver Sử dụng chức năng SmartDefense của VPN-1 để chặn tấn công dựa vào lỗ hổng này: Kiểm tra lại bằng cách thử dùng Backtrack 4 tấn công với lỗ hổng Slowloris, ta thấy: Như vậy, mặc dù đã gửi một lượng lớn dữ liệu tới WebServer nhưng vẫn truy cập được vào WebServer bình thường Kiểm tra trong SmartView Tracker của Firewall, ta thấy: Chức năng SmartDefense đã chặn toàn bộ các gói UDP có dung lượng lớn gửi tới WebServer và do đó đã chống được tấn công từ chối dịch vụ tới WebServer. KẾT LUẬN Sau hơn 1 tháng nghiên cứu và tìm hiểu tôi đã hoàn thành được mục tiêu đề ra khi biên soạn bài giảng này đó là “Tìm hiểu về Firewall. Ứng dụng cụ thể đối với sản phẩm Firewall của Check Point”. Vì đây là lần biên soạn đầu tiên nên tôi đã gặp một số khó khăn về ngôn từ, tài liệu tham khảo và định lượng kiến thức. Hy vọng trong thời gian tới tôi có thể hoàn thiện hơn bài giảng của mình để sao cho có thể đưa vào ứng dụng làm bài giảng bộ môn Firewall và giúp cho sinh viên hiểu thêm về Firewall, về công nghệ Firewall và hiểu biết về các sản phẩm Firewall của Check Point – 1 hãng nổi tiếng về tường lửa trên toàn thế giới. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. NIST Special Publication 800-4, Guide to Firewall Selection and Policy Recommendations [2]. Chris Tobkin, Daniel Kligerman, Syngress Check Point Next Generation with Application Intelligence Security Administration [3]. Check Point Stateful Inspection Technology [4]. SmartCenter AdminGuide version NGX R70, Check Point [5]. SecurePlatform™/ SecurePlatform Pro Administration Guide Version NGX R70, Check Point [6]. William Stalling, Ph.D. - Network and internetwork security.