Firewalls. André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 1

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1 Firewalls André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 1 Firewall: Objectivos É um elemento indispensável na ligação de uma rede privada à Internet Controlo de acesso Controlo de fluxo Controlo de conteúdos Permite concretizar políticas de segurança de uma forma centralizada Minimiza o impacto de vulnerabilidades locais Facilita a tomada de posições mais drásticas Centraliza a deteção de problemas e o seu tratamento André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 2 1

2 Firewall: Definição (Cheswick ( & Bellovin) Elo de ligação de um perímetro protegido (conjunto de redes e máquinas) a uma rede insegura (Internet) perímetro protegido (in) Firewall Internet (out) Conjunto de componentes Hardware e software Propriedades Está no caminho de todo tráfego in out Controla o tráfego que por ela passa É imune à penetração (por definição) Out perímetro protegido (in) André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 3 Firewalls: Funcionalidade Supervisão de toda a comunicação in out Controlo do uso dos recursos protegidos por máquinas exteriores do uso da rede exterior pelas máquinas do perímetro protegido Defesa contra ataques externos ao perímetro protegido contra ataques iniciados no interior lançados para o exterior Acionamento de mecanismos próprios de gateways Para esconder a estrutura do perímetro protegido NAT (Network Address Translation) Masquerading Port forwarding Para estender o perímetro de segurança Encapsulamento (tunneling) André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 4 2

3 Firewalls: Estrutura genérica e variações IN DMZ Gateway bastião OUT IN DMZ OUT DM Z Servidores públicos (HTTP, FTP, SMTP, etc.) André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 5 Firewalls: Tipos (Cheswick & Bellovin) (1/3) Packet Filters Rejeitam interacções não autorizadas segundo o conteúdo dos datagramas IP Endereços IP (de origem e/ou destino) Opções dos cabeçalhos IP Protocolos e portos de transporte (origem e/ou destino) Opções dos cabeçalhos de transporte Sentidos de criação de circuitos virtuais Dados enviados através do protocolo de transporte Cabeçalho ICMP Dimensão dos datagramas Normalmente suportadas por componentes do núcleo do SO Exemplo: iptables André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 6 3

4 Firewalls: Tipos (Cheswick & Bellovin) (2/3) Application-Level Gateways Controlam interações ao nível aplicação Mas são normalmente transparentes para as aplicações interatuantes Existe normalmente uma firewall diferente por protocolo Protocol proxy Proxies servidores Aspetos da operação de um proxy Controlo de acesso por utilizador Análise e alteração de conteúdos Registo (logging) detalhado das operações efetuadas ao nível aplicação Representação (proxying) André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 7 Firewalls: Tipos (Cheswick & Bellovin) (3/3) Circuit Gateways Espécie de Application Gateways Contactadas diretamente pelos clientes na gateway Interposição não transparente Normalmente para efeitos de autenticação e autorização Pode obrigar à alteração das aplicações clientes Introdução de protocolos de redirecção extra Exemplo: SOCKS André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 8 4

5 Firewalls: SOCKS André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 9 Firewalls: Ainda outro tipo (1/2) Stateful packet filter / dynamic packet filter Espécie de filtro de pacotes com contexto Contexto histórico Exemplos de contexto: Decisões tomadas para fragmentos de pacotes IP Desfragmentação prévia Circuitos virtuais TCP estabelecidos Os pedidos de estabelecimento de circuito são controlados Os circuitos virtuais estabelecidos são permitidos Interações pedido/resposta sobre UDP Autorização dinâmica de respostas Exemplo: resolução de nomes DNS André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 10 5

6 Firewalls: Ainda outro tipo (2/2) Exemplos de contexto (cont.): Mensagens de erro ICMP a pacotes TCP / UDP antes enviados Para prevenir ataques por inundação com pacotes ICMP Tabelas NAT dinâmicas Criação de entradas consoante o tráfego observado Identificação de protocolos aplicacionais através do fluxo de dados Para lidar com fluxos que usem portos dinâmicos ou roubados Exemplos: FTP, protocolos RPC, protocolos P2P Utilidade: filtragem, transparent proxying, QoS André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 11 Bastião Deve executar versões seguras de sistemas operativos Com uma configuração segura Tendo instalados apenas os serviços considerados essenciais Proxy de Telnet, DNS, FTP, SMTP e autenticação Em geral é plataforma para application-level gateways Mas quanto mais proxies houver no bastião, menor será o seu desempenho Os proxies podem ser executados em appliances específicas O bastião apenas encaminha tráfego para as appliances apropriadas Deve executar os application-level gateways de forma segura Independentes: o comprometimento de um não afecta os restantes Sem privilégios especiais: o seu comprometimento não permite afectar a máquina Os servidores públicos não devem ser colocados num bastião Exemplos: DNS, SMTP, HTTP, FTP, SSH, RAS, etc. Devem executar em máquinas dentro de DMZs O bastião apenas encaminha tráfego para as máquina apropriada dentro de uma DMZ André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 12 6

7 Topologias mais simples e popular: Dual-homed (com e sem DMZ) Arquitectura Uma única máquina (gateway bastião) Vantagens Simplicidade Economia de recursos Problemas O comprometimento da máquina desactiva a firewall A carga de processamento da firewall está toda sobre uma única máquina Os serviços públicos estão dentro da rede protegida IN Router Gateway bastião DMZ Router OUT Outras máquinas Servidores públicos Servidores públicos André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 13 Firewalls: Serviços de segurança (1/2) Autorização De fluxos de dados (Packet Filtering) Nível transporte ou rede De utentes (App-Level/Circuit-Level) Redirecionamento de tráfego Para máquinas dedicadas (mail, www, ftp, etc.) Proxying (explícito ou transparente) Processamento de conteúdos Alteração de protocolos de alto nível Aplicação, etc. Análise de conteúdos André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 14 7

8 Firewalls: Serviços de segurança (2/2) Comunicação segura Virtual Private Networks (VPNs) Cifra e controlo de integridade de fluxos de dados sobre redes públicas (inseguras) Encapsulamento ex. PPTP, L2TP, IPsec tunneling Defesa contra tentativas de DoS Detecção de ataques Filtragem de datagramas perigosos ex. Land attack, Ping-of-Death Accionamento de medidas paliativas ex. SYN flooding relay/semi-gateway André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 15 Limitações das firewalls Não resolvem o problema dos atacantes dentro da rede interna A menos que a rede possua inúmeras firewalls internas Só são eficazes se controlarem totalmente as ligações ao exterior Que podem ser feitas paralelamente de inúmeras maneiras: PSTN & modems; WLANs & APs não cadastrados; Túneis subliminares & VPNs Túneis de IP sobre HTTP / ICMP / etc. Túneis SSH / IPSec São difíceis de administrar em ambientes com interesses heterogéneos Universidades, ISPs André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 16 8

9 Firewalls pessoais São cada vez mais usadas para proteção individual Mais efetiva que a proteção de perímetro Permite controlar aspetos interessantes que são impossíveis para as demais Que aplicações estão ou não autorizadas a efetuar determinada comunicação Permitem minimizar o comprometimento de máquinas alheias no mesmo perímetro de segurança Problemas Nem todos os utentes são especialistas em segurança em redes Não sabem nada de protocolos de comunicação Não sabem como devem forçar um nível de privilégio mínimo A variedade de interações remotas leva a um grande número de regras Ambientes de trabalho distintos diferentes requisitos de segurança Tratamento uniforme vs. diferenciado de múltiplas interfaces de rede Confusão, incoerências vulnerabilidades difíceis de detetar André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 17 Exemplo: Linux iptables (1/2) É um filtro de pacotes Integrado com a cadeia de processamento de pacotes IP dentro de um núcleo do sistema operativo Linux Passível de ser estendido de várias maneiras Módulos do sistema operativo Aplicações em modo utilizador 5 cadeias (chains) INPUT, OUTPUT, FORWARD PREROUTING e POSTROUTING 3 tabelas (tables) filter, nat e mangle Diversas máquinas de estados eg. Conntrack (connection tracker) André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 18 9

10 Exemplo: Linux iptables (2/2) Decisões base ACCEPT DROP QUEUE RETURN Decisões extensões LOG MARK REJECT TOS SNAT DNAT MASQUERADE REDIRECT etc. Decisões reutilizáveis Definição de uma chain Uso do nome da chain André Zúquete Segurança Informática e nas Organizações 19 10

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